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JP6383789B2 - Large-scale biomolecule analysis using sequence tags - Google Patents
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Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2013年7月1日に出願された米国仮出願第61/841,878号、及び2014年5月21日に出願された同第62/001,580号、に対する優先権を主張するものであり、これらの仮出願は、参照によりその全体が本願に援用される。
(Cross-reference of related applications)
This application claims priority to US Provisional Application No. 61 / 841,878, filed July 1, 2013, and 62 / 001,580, filed May 21, 2014. These provisional applications are hereby incorporated by reference in their entirety.

(配列表)
本願はEFS−Webによって提出されたASCIIフォーマットの配列表を含み、配列表の全内容を参照により本願に援用する。かかるASCIIのコピーは、2014年6月27日に作成されたものであり、ファイル名は848US00−SL−ST25.txtであり、ファイルサイズは2キロバイトである。新規内容は追加されていない。
(Sequence Listing)
This application includes an ASCII format sequence listing submitted by EFS-Web, the entire contents of which are incorporated herein by reference. The copy of ASCII was created on June 27, 2014, and the file name is 848US00-SL-ST25. txt, and the file size is 2 kilobytes. No new content has been added.

速度及び利便性が増し、塩基当たりのコストが低減されるに伴い、診断及び予測用途において、大規模DNA配列決定が急速に発展している[例えば、Ding et al,Nature,481(7382):506〜510(2012);Chiu et al,Brit.Med.J.,342:c7401(2011);及びKu et al,Annals of Neurology,71(1):5〜14(2012)など]。特に、T細胞又はB細胞受容体又はそれらの構成分子などの免疫分子をコードしている核酸のプロファイルは、生命体の健康状態又は疾患状態について豊富な情報を有していることから、このプロファイルを様々な状態の診断又は予測の指標として利用することが提案されている[例えば、Faham及びWillis、米国特許第8,236,503号及び同第8,628927号;Freeman et al,Genome Research,19:1817〜1824(2009);Han et al,J.Immunol.,182(1001):42.6(2009);Boyd et al,Sci.Transl.Med.,1(12):12ra23(2009);He et al,Oncotarget(March 8,2011)]。   Large scale DNA sequencing is rapidly evolving in diagnostic and predictive applications as speed and convenience increase and cost per base is reduced [eg Ding et al, Nature, 481 (7342): 506-510 (2012); Chiu et al, Brit. Med. J. et al. 342: c7401 (2011); and Ku et al, Anals of Neurology, 71 (1): 5-14 (2012), etc.]. In particular, the profile of nucleic acids encoding immune molecules such as T cell or B cell receptors or their constituent molecules has a wealth of information about the health or disease state of the organism, so this profile Have been proposed to be used as indicators for the diagnosis or prediction of various conditions [eg, Faham and Willis, US Pat. Nos. 8,236,503 and 8,628927; Freeman et al, Genome Research, 19: 1817-1824 (2009); Han et al, J. MoI. Immunol. , 182 (1001): 42.6 (2009); Boyd et al, Sci. Transl. Med. , 1 (12): 12ra23 (2009); He et al, Oncotarget (March 8, 2011)].

例えば、多くの癌に関し治療を受けた患者はしばしば癌に関連する微小残存病変(MRD)を保有している。すなわち、臨床的な尺度では、患者の疾患が治療により完全に寛解しているとされる場合であっても、何らかの理由により、癌細胞の小集団が排除から逃れ、残存し得るのである。この残存している集団の種類及び大きさは、患者に継続される治療に関係する重要な予後因子である[例えば、Campana,Hematol.Oncol.Clin.North Am.,23(5):1083〜1098(2009);Buccisano et al,Blood,119(2):332〜341(2012)]。その結果、フローサイトメトリー、in situハイブリダイゼーション、細胞遺伝学、及び核酸マーカーの増幅による手法など、この集団を評価する手法が複数開発されている[例えば、Buccisano et al,Current Opinion in Oncology,21:582〜588(2009);並びにvan Dongen et al,Leukemia,17(12):2257〜2317(2003)など]。T細胞及び/又はB細胞の免疫受容体断片(すなわち、クロノタイプ)をコードしている再構成された核酸の増幅は、このようなクロノタイプが、典型的には、癌細胞に関連付けられる分子タグとして提供され得る特有の配列を有することから、白血病及びリンパ腫におけるMRDの評価に特に有用である。増幅が高度に多重化されており、開発が困難であることに一部起因し、測定は、通常、受容体の短鎖をコードしている核酸の増幅及び配列決定によりなされる。多重化の規模が大きくなるにつれ、ミスハイブリダイゼーションによる擬陽性増幅、プライマー二量体の形成、及び増幅速度が異なることによる配列の偏った提示などの確率が増大するなどいくつかの問題に直面するようになっている[例えば、Elnifro et al,Clinical Microbiology Reviews,13(4):559〜570(2000)]。更に、配列解析、サンプルの追跡、又は夾雑物の検出などのいずれに関しても、標的配列の類似性及び増幅される配列への配列タグの組み込みが、上記の大規模増幅に関連する課題に悪影響を及ぼしている。これらの課題は、微小病変に相関する核酸配列を評価するのに必要とされる別個のアッセイ数を減らすのに非常に有効である、複数の免疫受容体鎖の大規模一反応増幅の開発により解決されている。   For example, patients treated for many cancers often have minimal residual disease (MRD) associated with cancer. That is, on a clinical scale, for some reason, a small population of cancer cells can escape escape and remain, even if the patient's disease is said to be completely ameliorated by treatment. The type and size of this remaining population is an important prognostic factor related to continued therapy in patients [see, for example, Campana, Hematol. Oncol. Clin. North Am. , 23 (5): 1083-1098 (2009); Buccino et al, Blood, 119 (2): 332-341 (2012)]. As a result, a number of techniques for evaluating this population have been developed, such as techniques based on flow cytometry, in situ hybridization, cytogenetics, and amplification of nucleic acid markers [eg, Buccino et al, Current Opinion in Oncology, 21 : 582-588 (2009); and van Dongen et al, Leukemia, 17 (12): 2257-2317 (2003), etc.]. Amplification of reconstituted nucleic acids encoding immunoreceptor fragments (ie, clonotypes) of T cells and / or B cells is a molecule in which such clonotypes are typically associated with cancer cells. Having a unique sequence that can be provided as a tag is particularly useful for the assessment of MRD in leukemias and lymphomas. Due in part to the fact that amplification is highly multiplexed and difficult to develop, measurements are usually made by amplification and sequencing of the nucleic acid encoding the short chain of the receptor. As the scale of multiplexing increases, we face several problems, such as increasing the probability of false positive amplification by mishybridization, formation of primer dimers, and biased display of sequences due to different amplification rates. [For example, Elnifro et al, Clinical Microbiology Reviews, 13 (4): 559-570 (2000)]. Furthermore, whether for sequence analysis, sample tracking, or detection of contaminants, the similarity of the target sequence and the incorporation of the sequence tag into the amplified sequence adversely affects the challenges associated with large-scale amplification described above. It is exerting. These challenges are due to the development of large-scale single-reaction amplification of multiple immunoreceptor chains that is very effective in reducing the number of separate assays required to evaluate nucleic acid sequences that correlate with microlesions. It has been resolved.

これらの観点から、免疫受容体鎖のセットをコードしている癌遺伝子のエキソン又はクロノタイプなどといった選別された核酸を、1回の反応で評価する、より効率的な方法が利用可能になったことは非常に有利である。   From these perspectives, more efficient methods are available that evaluate selected nucleic acids, such as exons or clonotypes of oncogenes that encode sets of immunoreceptor chains, in a single reaction. This is very advantageous.

本発明は、単一反応での大規模増幅法に関し、特に、免疫受容体鎖をコードしている再構成された核酸などの標的ポリヌクレオチド集団のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)後に、大規模DNA配列決定法を利用してそれらを同定する方法に関する。本発明は、前述の方法を応用した、癌の微小残存病変のモニタリングを包含する。本発明は数多くの実施及び用途が例示され、それらの一部を、以下、本明細書を通して要約する。   The present invention relates to large scale amplification methods in a single reaction, in particular large scale DNA sequences after polymerase chain reaction (PCR) of a target polynucleotide population such as a reconstituted nucleic acid encoding an immunoreceptor chain. The present invention relates to a method for identifying them using a determination method. The present invention includes monitoring of minimal residual lesions in cancer by applying the method described above. The present invention is exemplified in numerous implementations and uses, some of which are summarized throughout the specification.

いくつかの実施形態では、本発明は、免疫受容体分子など対象とする生体分子群をコードしている核酸のプロファイルを生成する方法を目的とする。一態様では、本発明の方法は、サンプル中の選別された核酸群に配列タグを付加して、タグ−核酸複合体を生成することと、タグ−核酸複合体を増幅させることと、増幅させたタグ−核酸複合体を配列決定して、核酸プロファイルを生成するタグ配列と核酸配列の両方をそれぞれが含む配列リードを提供することと、を含む。いくつかの実施形態では、配列タグの付加は、プライマーの伸長及びプライマーの除去に関係する1工程以上の連続する工程により成すことができ、これらの工程後、得られた生成物を、順方向及び逆方向プライマーにより偏りなく更に増幅することもできる。   In some embodiments, the present invention is directed to a method of generating a nucleic acid profile encoding a group of biomolecules of interest, such as an immunoreceptor molecule. In one aspect, the method of the invention comprises adding a sequence tag to a selected group of nucleic acids in a sample to produce a tag-nucleic acid complex, amplifying the tag-nucleic acid complex, and amplifying. Sequencing the tag-nucleic acid complex to provide a sequence read that each includes both the tag sequence and the nucleic acid sequence to generate a nucleic acid profile. In some embodiments, the addition of a sequence tag can be accomplished by one or more successive steps related to primer extension and primer removal, after which the resulting product is converted into the forward direction. Further amplification can be performed without bias by using reverse primers.

いくつかの実施形態では、本発明は、異なるサンプルに由来する材料によるサンプルの汚染、例えば、キャリーオーバー汚染を、検出及び測定するための方法を目的とする。一実施形態では、微小残存病変をモニターされる個人において、汚染を検出するための、このような方法は:(a)個人から組織サンプルを得ることと;(b)癌遺伝子分子又は再構成された核酸に配列タグを付加してタグ−核酸複合体を生成することと(少なくとも1つの核酸又はそれらのコピーは、付加された異なる配列タグを有し、癌遺伝子分子は、個人の癌に特徴的なものである);(c)タグ−核酸複合体を増幅させることと;(d)タグ−核酸複合体サンプルを配列決定して、エラー率を有し、タグ配列と、癌遺伝子配列又は再構成された核酸配列とを含む配列リードを提供することと;(e)タグ配列を、他の組織サンプルから別途決定されたタグ配列と比較することと;(f)1つ以上のタグ配列のアイデンティティの存在、非存在、及び/又はそれによる汚染の程度を、その他の組織サンプルから別途決定されたタグ配列により評価することと、を含む。   In some embodiments, the present invention is directed to a method for detecting and measuring sample contamination, eg, carry-over contamination, with material from different samples. In one embodiment, such methods for detecting contamination in individuals monitored for minimal residual disease include: (a) obtaining a tissue sample from the individual; (b) an oncogene molecule or reconstituted Adding a sequence tag to the nucleic acid to produce a tag-nucleic acid complex (at least one nucleic acid or a copy thereof has a different sequence tag added, and an oncogene molecule is characterized by an individual's cancer (C) amplifying the tag-nucleic acid complex; (d) sequencing the tag-nucleic acid complex sample and having an error rate, the tag sequence and the oncogene sequence or Providing a sequence read comprising the reconstituted nucleic acid sequence; (e) comparing the tag sequence to a tag sequence determined separately from another tissue sample; (f) one or more tag sequences Presence of identity Absence, and / or by the degree of contamination includes evaluating the tag sequence which is separately determined from the other tissue samples, and.

別の態様では、本発明は、少なくとも2つのB細胞受容体鎖に基づきクロノタイププロファイルを生成するための上記の通りの方法を目的とし、この方法は、2つ以上のB細胞受容体鎖をコードしている標的核酸を1回の反応で増幅させることを含む。別の態様では、このような方法は、B細胞癌において微小残存病変をモニターするのに使用される。   In another aspect, the present invention is directed to a method as described above for generating a clonotype profile based on at least two B cell receptor chains, the method comprising two or more B cell receptor chains. Amplifying the encoded target nucleic acid in a single reaction. In another aspect, such methods are used to monitor minimal residual disease in B cell cancer.

別の態様では、本発明は、少なくとも2つのT細胞受容体鎖に基づきクロノタイププロファイルを生成するための上記の通りの方法を目的とし、この方法は、2つ以上のT細胞受容体鎖をコードしている標的核酸を1回の反応で増幅させることを含む。別の態様では、このような方法は、T細胞癌において微小残存病変をモニターするのに使用される。   In another aspect, the present invention is directed to a method as described above for generating a clonotype profile based on at least two T cell receptor chains, the method comprising two or more T cell receptor chains. Amplifying the encoded target nucleic acid in a single reaction. In another aspect, such methods are used to monitor minimal residual disease in T cell cancer.

本発明の、これらの上記に特徴づけられる態様、並びに他の態様は、数多くの実施例及び用途により例示される。そのうちいくつかを図に示し、以下の特許請求の範囲において特徴づける。しかしながら、上記要約はそれぞれ本発明に記載される実施形態又はすべての実施を記載することを意図するものではない。   These above-characterized aspects of the invention, as well as other aspects, are illustrated by numerous examples and applications. Some of them are illustrated in the drawings and characterized in the following claims. However, each of the above summary is not intended to describe each embodiment or every implementation described in the present invention.

添付の特許請求の範囲に本発明の新規特徴を詳細に示す。本発明の原理を利用する代表的な実施形態について示す、以下の詳細な説明、並びに添付の図面を参照することにより、本発明の特徴及び利点が良好に理解される。
本発明の様々な実施形態を模式図で示す。 本発明の様々な実施形態を模式図で示す。 本発明の様々な実施形態を模式図で示す。 所定の長さを有する再構成された核酸のテンプレートを生成する方法(配列タグを利用する場合又は利用しない場合)を示す。 固有の配列タグをサンプル中の実質的にすべての標的配列に付加するための様々な方法を示す。 固有の配列タグをサンプル中の実質的にすべての標的配列に付加するための様々な方法を示す。 固有の配列タグをサンプル中の実質的にすべての標的配列に付加するための様々な方法を示す。 固有の配列タグをサンプル中の実質的にすべての標的配列に付加するための様々な方法を示す。 固有の配列タグをサンプル中の実質的にすべての標的配列に付加するための様々な方法を示す。 固有の配列タグをサンプル中の実質的にすべての標的配列に付加するための様々な方法を示す。 固有の配列タグをサンプル中の実質的にすべての標的配列に付加するための様々な方法を示す。 IgH鎖をコードしている核酸配列からクロノタイププロファイルを生成するための本発明の態様の模式図を示す。 IgH鎖をコードしている核酸配列からクロノタイププロファイルを生成するための本発明の態様の模式図を示す。 配列リードからクロノタイプ配列を決定するための配列タグの使用を示す。 複数の異なる配列タグが同じ標的ポリヌクレオチド又はそれらのコピーに付加される実施形態における、配列タグの使用を例示する。 緊密に関係するクロノタイプ間の配列スペース及び距離におけるクロノタイプの概念を示す。 単に配列誤差により異なる(結合させるべき)クロノタイプから本当に異なるクロノタイプを識別するための方法の一実施形態を示すフローチャートである。 関連するクロノタイプを結合させるべきか否か判定するための一実施形態において使用される、数多くの関数の形態を示す。 配列リードを結合させる方法における配列ツリーの使用を示す。 配列リードを結合させる方法における配列ツリーの使用を示す。
The novel features of the invention are set forth with particularity in the appended claims. A better understanding of the features and advantages of the present invention will be obtained by reference to the following detailed description that sets forth illustrative embodiments, in which the principles of the invention are utilized, and the accompanying drawings of which:
Various embodiments of the invention are shown in schematic form. Various embodiments of the invention are shown in schematic form. Various embodiments of the invention are shown in schematic form. A method of generating a reconstituted nucleic acid template having a predetermined length (when using or not using a sequence tag) is shown. Various methods are shown for adding unique sequence tags to virtually all target sequences in a sample. Various methods are shown for adding unique sequence tags to virtually all target sequences in a sample. Various methods are shown for adding unique sequence tags to virtually all target sequences in a sample. Various methods are shown for adding unique sequence tags to virtually all target sequences in a sample. Various methods are shown for adding unique sequence tags to virtually all target sequences in a sample. Various methods are shown for adding unique sequence tags to virtually all target sequences in a sample. Various methods are shown for adding unique sequence tags to virtually all target sequences in a sample. FIG. 2 shows a schematic diagram of an embodiment of the present invention for generating a clonotype profile from a nucleic acid sequence encoding an IgH chain. FIG. 2 shows a schematic diagram of an embodiment of the present invention for generating a clonotype profile from a nucleic acid sequence encoding an IgH chain. FIG. 5 illustrates the use of sequence tags to determine clonotype sequences from sequence reads. FIG. 4 illustrates the use of sequence tags in embodiments where multiple different sequence tags are added to the same target polynucleotide or a copy thereof. The concept of chronotypes in the arrangement space and distance between closely related chronotypes is shown. FIG. 5 is a flow chart illustrating one embodiment of a method for distinguishing truly different chronotypes from chronotypes that differ (to be combined) simply due to alignment errors. Fig. 4 shows a number of function forms used in one embodiment for determining whether or not to associate related chronotypes. Fig. 4 illustrates the use of a sequence tree in a method for combining sequence reads. Fig. 4 illustrates the use of a sequence tree in a method for combining sequence reads.

本発明の実施には、特に記載のない限り、従来法、並びに当業界の範囲内のものである分子生物学(組み換え法など)、バイオインフォマティクス、細胞生物学、及び生化学についての記載を使用することができる。このような従来法としては、限定するものではないが、血液細胞のサンプル収集及び解析、並びに核酸配列決定及び解析などが挙げられる。好適な手法についての具体的な例は、以下の実施例を参照することにより得ることができる。しかしながら、その他の均等な従来法も勿論使用することができる。このような従来法及び記載は、標準的な実験室マニュアル、例えば、Genome Analysis:A Laboratory Manual Series(Vols.I〜IV);PCR Primer:A Laboratory Manual;and Molecular Cloning:及びA Laboratory Manual(すべて、Cold Spring Harbor Laboratory Pressから出版)などに見ることができる。   Unless otherwise stated, the practice of the present invention uses conventional methods and descriptions of molecular biology (such as recombinant methods), bioinformatics, cell biology, and biochemistry that are within the skill of the art. can do. Such conventional methods include, but are not limited to, blood cell sample collection and analysis, and nucleic acid sequencing and analysis. Specific examples of suitable techniques can be obtained by reference to the following examples. However, other equivalent conventional methods can of course be used. Such conventional methods and descriptions are described in standard laboratory manuals such as Genome Analysis: A Laboratory Manual Series (Vols. I-IV); PCR Primer: A Laboratory Manual; , Published by Cold Spring Harbor Laboratory Press).

一態様では、本発明は、複数の免疫受容体鎖をコードしている核酸の大規模多重増幅後に、増幅産物又はアンプリコンに対しハイスループットな配列決定を行うことにより、このような免疫受容体鎖のクロノタイププロファイルを生成する方法を目的とする。いくつかの実施形態では、本発明は、一連の、プライマーを伸長させる工程、伸長されていない又は組み込まれていないプライマーを除去する工程、並びに増幅(例えば、PCRによる)又は更なるプライマー伸長のいずれかのために新しいプライマーを添加する工程、を包含させることにより、多重増幅に一般的な欠点を克服する。このような工程により、配列タグを使用することも可能になる。配列タグを使用しない場合、非特異的な又は偽陽性増幅につながる。別の態様では、配列タグは、臨床用途に関係する実施形態に利用され、特に、微小残存病変(MRD)の解析、例えば、癌のための処置を受ける患者のサンプルのMRD解析に利用される。配列リードに組み込まれた配列タグは、クロノタイプの決定に有効な手段を提供し、それと同時に、以前のアッセイから持ち込まれた、同じ患者のサンプルに由来する又は同じ実験室で検査した異なる患者のサンプルに由来する、配列タグの有無を検出することでキャリーオーバー汚染を検出するに当たって便利な手段を提供する。増幅反応を1回用いた後、ハイスループットな次世代配列決定法を使用することにより、複数のB細胞受容体(BCR)鎖をコードしている再構成された核酸の配列に基づいたクロノタイププロファイルを生成する方法を特に対象とする。同様にして、増幅反応を1回用いた後、ハイスループットな次世代配列決定法を使用することにより、複数のT細胞受容体(TCR)鎖をコードしている再構成された核酸配列に基づいたクロノタイププロファイルを生成する方法を特に対象とする。本発明の方法は、対象とする、例えば癌遺伝子のエキソンのセットなどといった、核酸のその他のセットの、その他の大規模増幅及び配列決定法にも応用することができる。これらの態様において、配列タグにより、キャリーオーバー汚染をモニタリングすること、並びに誤差の生じがちな配列決定法において標的とするポリヌクレオチドのヌクレオチド配列をより高感度に決定すること、の両方が可能になる。同様に、これらの態様では、配列タグのセット(以下に更に十分に検討される)は、典型的には、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの数よりも十分に大きく、かつ標的ポリヌクレオチドに付加された配列タグ同士の配列の違いは十分に大きいため、実際上、あるタグの配列が、配列決定の誤差により別のタグに変換されることはない。   In one aspect, the present invention provides such immunoreceptors by performing high-throughput sequencing on amplification products or amplicons after large-scale multiplex amplification of nucleic acids encoding multiple immunoreceptor chains. It is aimed at a method for generating a chronotype profile of a chain. In some embodiments, the present invention includes any of a series of extending primers, removing unextended or unincorporated primers, and amplification (eg, by PCR) or further primer extension. By incorporating a new primer for this purpose, the disadvantages common to multiplex amplification are overcome. Such a process also makes it possible to use sequence tags. Not using sequence tags leads to non-specific or false positive amplification. In another aspect, the sequence tag is utilized in embodiments related to clinical applications, particularly for analysis of minimal residual disease (MRD), for example, MRD analysis of patient samples undergoing treatment for cancer. . The sequence tag incorporated into the sequence read provides an effective means for chronotype determination, while at the same time different samples from the same patient sample brought in from previous assays or examined in the same laboratory. By detecting the presence or absence of a sequence tag derived from a sample, a convenient means for detecting carryover contamination is provided. Chronotypes based on the sequence of reconstituted nucleic acids encoding multiple B cell receptor (BCR) chains by using high-throughput next generation sequencing methods after a single amplification reaction Of particular interest are methods of generating profiles. Similarly, based on reconstituted nucleic acid sequences encoding multiple T cell receptor (TCR) chains, using a single amplification reaction followed by high-throughput next generation sequencing. Of particular interest is a method of generating a chronotype profile. The methods of the present invention can also be applied to other large scale amplification and sequencing methods of interest, for example other sets of nucleic acids, such as exon sets of oncogenes. In these embodiments, the sequence tag allows both monitoring of carryover contamination and more sensitive determination of the nucleotide sequence of the target polynucleotide in an error prone sequencing method. . Similarly, in these aspects, the set of sequence tags (discussed more fully below) is typically much larger than the number of target polynucleotides in the sample and added to the target polynucleotide. Since the difference in sequence between the sequence tags is sufficiently large, in practice, the sequence of one tag is not converted to another tag due to sequencing errors.

本発明の一実施形態を、図1Aに例示する。反応混合物において、第1セットのプライマー(22)[第1セットのそれぞれのプライマーは、受容体特異的な部分(16)と、第1のプライマー結合部位を含む5’−非相補的部分(15)とを有する]は標的ポリヌクレオチド(10)の一端にアニーリングし[標的ポリヌクレオチド(10)の融解後]、第2セットのプライマー(24)[第2セットのそれぞれのプライマーは、受容体特異的な部分(20)と、配列タグ(14)及び第2のプライマー結合部位(12)を含む5’−非相補的部分とを有する]は、標的ポリヌクレオチド(10)の別の末端にアニーリングする。いくつかの実施形態では、以下に記載の通り、プライマー(22)の非相補的部分(15)は、配列タグも含み得る。いくつかの状況では、2種類の短い配列タグの方が、多様性が同程度の1種類のより長い配列タグよりも都合のよい場合もある。したがって、例えば、2種類の8−merランダムヌクレオチド配列タグは、1種類の16−merランダムヌクレオチド配列タグよりも、偽陽性及びプライマー二量体の形成などを生じさせる恐れが低い。標的ポリヌクレオチド(10)は、典型的には、T細胞受容体(TCR)又はB細胞受容体(例えば、IgH鎖又はIgK鎖の部分)の鎖又は鎖の部分にコードされており、T細胞又はB細胞に由来する、体細胞的に再構成された核酸である。したがって、いくつかの実施形態では、プライマー(22)及び(24)の受容体特異的な部分は、それぞれV領域の配列及びJ領域の配列に特異的であってよく、あるいは他の実施形態ではその逆であってもよい。   One embodiment of the present invention is illustrated in FIG. 1A. In the reaction mixture, a first set of primers (22) [a first set of each primer comprising a receptor specific portion (16) and a 5′-non-complementary portion (15 ) And annealed to one end of the target polynucleotide (10) [after thawing of the target polynucleotide (10)], a second set of primers (24) [each primer of the second set is receptor specific And a 5′-non-complementary portion comprising a sequence tag (14) and a second primer binding site (12)] annealing to another end of the target polynucleotide (10) To do. In some embodiments, as described below, the non-complementary portion (15) of primer (22) may also include a sequence tag. In some situations, two types of short sequence tags may be more convenient than one longer sequence tag with similar diversity. Thus, for example, two types of 8-mer random nucleotide sequence tags are less likely to cause false positives and primer dimer formation than one type of 16-mer random nucleotide sequence tags. The target polynucleotide (10) is typically encoded in the chain or chain portion of a T cell receptor (TCR) or B cell receptor (eg, a portion of an IgH chain or IgK chain) Alternatively, it is a somatically reconstituted nucleic acid derived from a B cell. Thus, in some embodiments, the receptor specific portions of primers (22) and (24) may be specific for the V region sequence and the J region sequence, respectively, or in other embodiments The reverse is also possible.

いくつかの実施形態では、標的ポリヌクレオチド(10)は、配列のプロファイルが望まれる、限定するものではないが、免疫受容体分子の部分をコードしている再構成された核酸、微生物群の16S rDNA、工業的に又は医薬的に重要なタンパク質(酵素など)をコードしている遺伝子のメタゲノム的増幅産物、ヒト若しくは動物の遺伝子、及び/又は癌若しくは感染症などの特定の疾患に関係するエキソンなどの、核酸の複合混合物を含み得る。免疫受容体をコードしている再構成された核酸に関係する実施形態では、通常、少なくともV、D、又はJ領域の部分が、第1及び第2のプライマーセットの2つの結合位置の間に存在する。いくつかの実施形態では、第1及び第2のプライマーセットの2つの結合位置の間には、少なくとも、IgHのVDJ再構成配列、IgHのDJ再構成配列、IgKのVJ再構成配列、IgLのVJ再構成配列、TCR βのVDJ再構成配列、TCR βのDJ再構成配列、TCR αのVJ再構成配列、TCR γのVJ再構成配列、TCR δのVDJ再構成配列、又はTCR δのVD再構成配列の部分が存在する。いくつかの実施形態では、第1及び第2のプライマーセットの2つの結合位置の間には、少なくとも、IgHのVDJ再構成配列、IgHのDJ再構成配列、IgKのVJ再構成配列、又はIgLのVJ再構成配列の部分が存在する。いくつかの実施形態では、第1及び第2のプライマーセットの2つの結合位置の間には、少なくとも、TCR βのVDJ再構成配列、TCR βのDJ再構成配列、TCR αのVJ再構成配列、TCR γのVJ再構成配列、TCR δのVDJ再構成配列、又はTCR δのVD再構成配列の部分が存在する。更に他の実施形態では、第1及び第2のプライマーセットの2つの結合位置の間には、少なくともIgHのVDJ再構成配列、IgHのDJ再構成配列、及びIgKのVJ再構成配列の部分が存在する。並びに、その他の実施形態では、第1及び第2のプライマーセットの2つの結合位置の間には、少なくとも、TCR βのVDJ再構成配列、TCR γのVJ再構成配列、及びTCR δのVDJ再構成配列、又はTCR δのVD再構成配列の部分が存在する。いくつかの実施形態では、少なくとも、VDJ再構成部分は、完全なD又はNDN部分と、それらの同定に十分なV及びJセグメント部分とを含む。いくつかの実施形態では、少なくとも、VDJ再構成部分は、完全なD又はNDN部分と、V及びJセグメントの部分とを含む少なくとも50ヌクレオチドの断片を含む。いくつかの実施形態では、少なくとも、VDJ再構成部分は、完全なD又はNDN部分と、V及びJセグメントの部分とを含む少なくとも70ヌクレオチドの断片を含む。   In some embodiments, the target polynucleotide (10) is a rearranged nucleic acid encoding a portion of an immunoreceptor molecule, 16S of the microbial population, including but not limited to a sequence profile desired. rDNA, metagenomic amplification products of genes encoding industrially or pharmaceutically important proteins (such as enzymes), human or animal genes, and / or exons related to specific diseases such as cancer or infectious diseases Or a complex mixture of nucleic acids. In embodiments involving reconstituted nucleic acid encoding an immunoreceptor, usually at least a portion of the V, D, or J region is between the two binding positions of the first and second primer sets. Exists. In some embodiments, between the two binding positions of the first and second primer sets, at least an IgH VDJ rearrangement sequence, an IgH DJ rearrangement sequence, an IgK VJ rearrangement sequence, an IgL VJ rearrangement, TCR β VDJ rearrangement, TCR β DJ rearrangement, TCR α VJ rearrangement, TCR γ VJ rearrangement, TCR δ VDJ rearrangement, or TCR δ VD There is a part of the rearranged sequence. In some embodiments, at least between the two binding positions of the first and second primer sets is at least an IgH VDJ rearrangement sequence, an IgH DJ rearrangement sequence, an IgK VJ rearrangement sequence, or an IgL There are parts of the VJ rearrangement sequence. In some embodiments, at least between the two binding positions of the first and second primer sets, at least a TCR β VDJ rearrangement sequence, a TCR β DJ rearrangement sequence, a TCR α VJ rearrangement sequence , A VCR rearrangement sequence of TCRγ, a VDJ rearrangement sequence of TCRδ, or a portion of a VD rearrangement sequence of TCRδ. In yet another embodiment, at least a portion of an IgH VDJ rearrangement sequence, an IgH DJ rearrangement sequence, and an IgK VJ rearrangement sequence is between the two binding positions of the first and second primer sets. Exists. And in other embodiments, between the two binding positions of the first and second primer sets, at least a TCR β VDJ rearrangement sequence, a TCR γ VJ rearrangement sequence, and a TCR δ VDJ rearrangement sequence. There is a component sequence, or part of the VCR rearrangement sequence of TCR δ. In some embodiments, at least the VDJ reconstruction portion comprises a complete D or NDN portion and V and J segment portions sufficient to identify them. In some embodiments, at least the VDJ reconstructed portion comprises a fragment of at least 50 nucleotides comprising a complete D or NDN portion and portions of the V and J segments. In some embodiments, at least the VDJ reconstruction portion comprises a fragment of at least 70 nucleotides comprising a complete D or NDN portion and portions of the V and J segments.

いくつかの実施形態では、第1セットは、それぞれJ断片又はC断片に特異的な1種以上のプライマーを含む。このような第1セットのプライマーがそれらの標的配列にアニーリングし、伸長した後、第1セットのうち伸長していないプライマーは除去される。それぞれV断片に特異的なものである第2セットのプライマーは、それらの標的配列にアニーリングし、伸長する。他の実施形態では、第1セットは、それぞれV断片に特異的なプライマーを含み、このような第1セットのプライマーがそれらの標的配列にアニーリングし、伸長した後、第1セットのうち伸長していないプライマーは除去され、それぞれJ断片又はC断片に特異的なものである第2のプライマーが、それらの標的配列にアニーリングし、伸長する。これらの実施形態のいずれもの代替において、第1及び第2セットは、それぞれ複数のプライマーを含有してよく、それぞれのプライマーは異なる免疫受容体断片に特異的なものであってよい。   In some embodiments, the first set includes one or more primers that are specific for J fragment or C fragment, respectively. After such a first set of primers anneals to their target sequences and extends, the non-extended primers in the first set are removed. A second set of primers, each specific for the V fragment, anneals to their target sequence and extends. In other embodiments, the first set includes primers specific for each V fragment, and after such first set of primers anneals and extends to their target sequence, the first set extends. Unprimed primers are removed and a second primer, which is specific for the J or C fragment, respectively, anneals to their target sequence and extends. In any alternative to these embodiments, the first and second sets may each contain a plurality of primers, and each primer may be specific for a different immunoreceptor fragment.

図1Aに戻ると、いくつかの実施形態では、第1及び第2セットのプライマーは、代替的な実施形態において、融解、アニーリング、及び伸長サイクルを1〜10、又は2〜10、又は3〜10、又は4〜10、又は5〜10サイクル実施した後、従来法を利用して、反応混合物から伸長していないプライマーを除去することにより、伸長される(5)。その他の実施形態では、第1及び第2セットのプライマーは、代替的な実施形態において、融解、アニーリング、及び伸長サイクルを2〜5、又は3〜5、又は4〜5サイクル実施した後、従来法を利用して、反応混合物から伸長していないプライマーを除去することにより伸長される(5)。更に別の実施形態では、第1及び第2セットのプライマーは、融解、アニーリング、及び伸長を2サイクル実施することにより伸長される。例えば、伸長されていないプライマーは、エキソヌクレアーゼによる消化、磁性ビーズ上の相補的配列に対するハイブリダイゼーション、又は分子ふるいクロマトグラフィー、市販のスピンカラム(例えば、Qiagen QIAquick PCR精製キット)などにより除去することができる。一実施形態では、伸長されていない又は組み込まれていないプライマーは、例えば、エキソヌクレアーゼIにより消化させることにより除去する。伸長(5)の産物である二本鎖DNA(18)は、それぞれの末端に共通の第1及び第2プライマー結合部位を有しており、(いくつかの実施形態では)これらの結合部位に対する相補的配列を有する順方向及び逆方向プライマー(6及び11)を、以降のブリッジPCRによるクラスターの生成に加えてもよい。いくつかの実施形態では、二本鎖DNAは、配列タグ(19)も有し、順方向又は逆方向プライマーは、サンプル又は患者のDNA(18)を同定する又は追跡する又は結合するためのサンプルタグ(2)を含み得る。いくつかの実施形態では、配列タグ(19)は、サンプル中のそれぞれの異なる再構成核酸に実質的に固有のものである。以下に十分に説明される通り、配列リードをクロノタイプに結合させるために、並びにサンプルの汚染を検出及び追跡するために配列タグ(19)を使用することができる。順方向及び逆方向プライマーには、ある種の配列決定プロトコール、例えば、Genome Analyzer(Illumina,San Diego)(17)でブリッジPCR(13)を実施するため、プライマー結合部位(4)及び(8)を含有させることもできる。配列タグを含有しているプライマーにより1回以上の伸長が実施されるその他の実施形態では、サンプル中のそれぞれの異なる再構成核酸は、異なる配列タグを付加されたコピーを有してもよく、したがって、例えば、図1Aに記載の実施形態に準拠して、標的ポリヌクレオチドに対し、融解、アニーリング、及び伸長、のサイクルを4回実施した場合、及びサンプルが再構成された核酸、Sを含有する場合、共通のプライマーによる増幅(13)の完了時に、Sのコピーは最大で4つの異なる配列タグを有する。したがって、Sの配列リードは最大で4つの異なる配列タグを有し得る。以下に十分に説明される通り、このような実施形態では、クロノタイプは、配列タグをアライメントすることと、共通の配列タグにより定義されるそれぞれのサブセットに含まれる配列リードを結合させることを組み合わせることにより決定することができる。 Returning to FIG. 1A, in some embodiments, the first and second sets of primers, in alternative embodiments, undergo melting, annealing, and extension cycles 1-10, or 2-10, or 3 After performing 10, or 4-10, or 5-10 cycles, extension is performed by removing unextended primers from the reaction mixture using conventional methods (5). In other embodiments, the first and second sets of primers, in alternative embodiments, are conventional after 2-5, or 3-5, or 4-5 cycles of melting, annealing, and extension cycles. Using the method, it is extended by removing the non-extended primer from the reaction mixture (5). In yet another embodiment, the first and second sets of primers are extended by performing two cycles of melting, annealing, and extension. For example, non-extended primers can be removed by exonuclease digestion, hybridization to complementary sequences on magnetic beads, or molecular sieve chromatography, commercially available spin columns (eg, Qiagen QIAquick PCR purification kit), etc. it can. In one embodiment, unextended or unincorporated primers are removed, for example, by digestion with exonuclease I. Double-stranded DNA (18), the product of extension (5), has a common first and second primer binding site at each end, and (in some embodiments) to these binding sites. Forward and reverse primers (6 and 11) with complementary sequences may be added to the subsequent cluster generation by bridge PCR. In some embodiments, the double stranded DNA also has a sequence tag (19) and the forward or reverse primer is used to identify or track or bind the sample or patient DNA (18). Tag (2) may be included. In some embodiments, the sequence tag (19) is substantially unique to each different reconstituted nucleic acid in the sample. As fully described below, the sequence tag (19) can be used to bind sequence reads to clonotypes and to detect and track sample contamination. For forward and reverse primers, primer binding sites (4) and (8) are used to perform bridge PCR (13) with certain sequencing protocols, eg, Genome Analyzer (Illumina, San Diego) (17). Can also be included. In other embodiments where one or more extensions are performed with a primer containing a sequence tag, each different reconstituted nucleic acid in the sample may have a copy with a different sequence tag attached thereto, Thus, for example, according to the embodiment described in FIG. 1A, the target polynucleotide is subjected to four cycles of melting, annealing, and extending, and the sample is reconstituted nucleic acid, S 1 . If contained, upon completion of amplification (13) by common primer, a copy of the S 1 has four different sequence tag at the maximum. Thus, sequence lead S 1 can have four different sequence tag at the maximum. As will be fully explained below, in such an embodiment, the clonotype combines aligning sequence tags and combining sequence reads contained in each subset defined by a common sequence tag. Can be determined.

別の実施形態では、少なくとも2回の伸長工程、及び組み込まれていなプライマーの2回の除去工程が実施された後、共通のプライマーを用いPCRが実施される。図1Bに図示される通り、プライマー(101)は免疫受容体鎖をコードしている再構成された核酸などの標的ポリヌクレオチド(100)の一端にアニーリングし、例えば、DNAポリメラーゼにより伸長される。プライマー(101)は、受容体特異的な部分(103)及び5’非相補的部分(105)をそれぞれ含み得るものであり、同様にして、配列タグ(104)及び第1のプライマー結合部位(102)を含む。上記の通り、組み込まれていないプライマー(130)の伸長及び除去後、反応混合物中の第1の伸長産物(109)に、(a)プライマー(125)[ここで、それぞれのプライマーは、受容体特異的な部分(106)及び5’−非相補的部分(115)(プライマー結合部位を含有する)を含む]と、(b)第1のプライマー結合部位(102)及び5’非相補的部分(117)に特異的な部分(108)を含むプライマー(127)とが添加される。プライマー(125)及び(127)をそれらのプライマー結合部位にアニーリングさせ、伸長させて(107)、第2の伸長産物(118)を生成した後、伸長していないプライマーを除去する。第2の伸長産物(118)に対し、共通の順方向プライマー(112)及び逆方向プライマー(110)を添加し、PCRを実施(111)した後、得られたアンプリコンを配列決定する(120)。上記の図1Aの実施形態の通り、配列タグを含有しているプライマー[(101)など]の存在下で1回以上の伸長工程が実施される場合には、常に、同じ標的ポリヌクレオチド(100)のコピーを複数の異なる配列タグで標識してもよい。   In another embodiment, PCR is performed using common primers after at least two extension steps and two removal steps of unincorporated primers. As illustrated in FIG. 1B, primer (101) anneals to one end of a target polynucleotide (100), such as a reconstituted nucleic acid encoding an immunoreceptor chain, and is extended by, for example, a DNA polymerase. Primer (101) can include a receptor-specific portion (103) and a 5 ′ non-complementary portion (105), respectively, and similarly, sequence tag (104) and first primer binding site ( 102). As described above, after extension and removal of the unincorporated primer (130), the first extension product (109) in the reaction mixture is converted to (a) primer (125) [where each primer is a receptor A specific portion (106) and a 5′-non-complementary portion (115) (containing a primer binding site); and (b) a first primer binding site (102) and a 5 ′ non-complementary portion. A primer (127) comprising a portion (108) specific for (117) is added. Primers (125) and (127) are annealed to their primer binding sites and extended (107) to produce a second extension product (118), after which the non-extended primer is removed. A common forward primer (112) and reverse primer (110) are added to the second extension product (118), PCR is performed (111), and the resulting amplicon is sequenced (120 ). As in the embodiment of FIG. 1A above, whenever one or more extension steps are performed in the presence of a primer [(101) etc.] containing a sequence tag, the same target polynucleotide (100 ) May be labeled with a plurality of different sequence tags.

図1Cには、明示のV、D及びJ領域を用いる別の実施形態を例示する。プライマーをアニーリングさせる条件下で、反応混合物中の、TCRなどの免疫受容体をコードしている再構成された核酸(1200)に対し、プライマー(1212)、すなわちV領域(1226)に特異的な第1セットのプライマーを添加する。それぞれの第1セットのプライマー(1212)は、受容体特異的な部分と、5’−非相補的部分とを含み、同様にして、所望により、配列タグと第1のプライマー結合部位(例えば、図1B中、102、103、及び104)を含む。第1セットのプライマー(1212)は、再構成された核酸(1200)のV領域(1226)にアニーリングし、第1セットのプライマー(1212)は、D領域(1224)から少なくともJ領域(1222)に、及び場合によりC領域(1220)に伸長して(1202)、場合により配列タグ(1228)及び第1のプライマー結合部位(1230)を含む第1の伸長産物(1216)を生成する。第1セットの伸長していないプライマー(1212)の除去後、アニーリング条件下で第2セットのプライマー(1240)を反応混合物に添加して、それらのそれぞれの標的J領域(1222)にアニーリングさせた後、それらのプライマーを伸長させて(1204)、それぞれ配列タグ(1236)(場合による)及び第2のプライマー結合部位(1234)を含む第2の伸長産物(1232)を生成する。第2の伸長産物(1232)は、例えば、配列タグ(1228)に示される通りV領域(1226)に隣接させて、又は配列タグ(1236)により示される通りJ領域(1222)に隣接させて配置される単一の配列タグを含んでよく、あるいは、第2の伸長産物(1232)は、両方の部分に2つの配列タグを配置されていてもよい。一実施形態では、第2の伸長産物(1232)は、V領域(1226)に隣接した単一の配列タグ(1228)を含む。   FIG. 1C illustrates another embodiment using explicit V, D and J regions. Specific to primer (1212), ie V region (1226), against reconstituted nucleic acid (1200) encoding an immunoreceptor such as TCR in the reaction mixture under conditions that cause the primer to anneal Add first set of primers. Each first set of primers (1212) includes a receptor-specific portion and a 5′-non-complementary portion, and similarly, if desired, a sequence tag and a first primer binding site (eg, 1B includes 102, 103, and 104). The first set of primers (1212) anneals to the V region (1226) of the reconstituted nucleic acid (1200), and the first set of primers (1212) extends from the D region (1224) to at least the J region (1222). And optionally extending to the C region (1220) (1202) to produce a first extension product (1216) optionally comprising a sequence tag (1228) and a first primer binding site (1230). After removal of the first set of non-extended primers (1212), a second set of primers (1240) was added to the reaction mixture under annealing conditions to anneal to their respective target J regions (1222). The primers are then extended (1204) to produce a second extension product (1232) that includes a sequence tag (1236) (optional) and a second primer binding site (1234), respectively. The second extension product (1232) is, for example, adjacent to the V region (1226) as indicated by the sequence tag (1228) or adjacent to the J region (1222) as indicated by the sequence tag (1236). Alternatively, the second extension product (1232) may have two sequence tags placed on both parts. In one embodiment, the second extension product (1232) comprises a single sequence tag (1228) adjacent to the V region (1226).

別の実施形態では、第2の伸長産物(1232)は、J領域(1222)に隣接した配列タグ(1236)を含む。いくつかの実施形態では、配列タグ(1228)及び/又は(1236)は、下記のモザイクタグである。第2セットのプライマー(1240)のうち伸長していないプライマーを除去した後、それぞれ第1及び第2のプライマー結合部位(1230)及び(1234)に特異的な共通の順方向及び逆方向プライマーを添加し、PCRを実施した(1206)。得られたアンプリコンサンプルを配列決定し(1208)、クロノタイプ及びクロノタイププロファイルを構築するための配列リードを生成する。   In another embodiment, the second extension product (1232) comprises a sequence tag (1236) adjacent to the J region (1222). In some embodiments, sequence tags (1228) and / or (1236) are mosaic tags as described below. After removing the unextended primer from the second set of primers (1240), common forward and reverse primers specific for the first and second primer binding sites (1230) and (1234), respectively, And PCR was performed (1206). The resulting amplicon sample is sequenced (1208) to generate sequence reads for constructing clonotypes and clonotype profiles.

図1Dは、所定の長さのテンプレートを生成する方法、及びテンプレートに1つ又は2つの配列タグを付加する方法を例示する。図1Dの実施形態には、出発材料としてメッセンジャーRNA(mRNA)を示すものの、方法にはDNA又はRNAサンプルのいずれを使用してもよい。VDJ領域を含むmRNA(1300)に対し、C領域(1308)に特異的な1つ以上のプライマー(1312)(「Cプライマー」)をアニーリングさせる。通常は単一のCプライマーのみが使用される。あるいは、J領域に特異的な1種以上のプライマー(同様の構造を有する)を使用してもよい。Cプライマー(1312)は、標的特異的な断片(1313)、配列タグ断片(1314)、及び共通のプライマー結合部位(1315)を含む。同様に、標的mRNA(1300)には、V領域(1302)のオリゴヌクレオチドに特異的なものであり得るポリメラーゼブロッカー(1310)がアニーリングする。いくつかの実施形態では、プライマー(1312)の伸長に使用するポリメラーゼが、鎖置換活性又は5’→3’エキソヌクレアーゼ活性のいずれをも有していない場合に限り、並びにオリゴヌクレオチドが非伸張性のものであり、例えば、3’−ジデオキシヌクレオチドを有している場合に限り、ブロッカー(1310)は天然のオリゴヌクレオチドであってよい。通常、ブロッカー(1310)は、結合活性及びヌクレアーゼ耐性が増強された、アンチセンス化合物などのオリゴヌクレオチド類似体である。いくつかの実施形態では、ブロッカー(1310)は、ロックド核酸(LNA)又はペプチド核酸(PNA)又は架橋化核酸(BNA)とすることができ、これらの核酸は、次の参照文献、Wengelら、米国特許第6,794,499号;同第7,572,582号;Vesterら、Biochemistry,43(42):13233〜13241(2004)など;並びにKazuyukiら、Chem.Comm.,3765〜3767(2007);Nielson et al,Chem.Soc.Rev.,26:73〜78(1997)などに開示されている。ブロッカー(1310)の配列は、プライマー(複数可)(1312)の伸長がV領域(1302)上の所定の位置で停止するよう選択される。いくつかの実施形態では、ブロッカー(1310)は、十分なV領域(1302)のみが伸長工程で複製され、V領域が複製された配列から識別され得るように設計される。いくつかの実施形態では、ある程度のミスマッチが許容されるようコンセンサス配列を選択できることから、ポリメラーゼの進行が停止されさえすれば、それぞれのV領域に特異的なブロッカー(1310)を得る必要はない。ブロッカー(1310)の長さは、使用するオリゴヌクレオチド又は類似体の種類に応じ様々に変更することができる。いくつかの実施形態では、ブロッカー(1310)は、10〜25モノマーの範囲の長さを有する。いくつかの実施形態では、ブロッカー(1310)は、異なるV領域配列上の異なる位置にアニーリングさせることができる。   FIG. 1D illustrates a method for generating a template of a predetermined length and a method for adding one or two sequence tags to the template. Although the embodiment of FIG. 1D shows messenger RNA (mRNA) as a starting material, either DNA or RNA samples may be used in the method. One or more primers (1312) specific for the C region (1308) (“C primer”) are annealed to mRNA (1300) containing the VDJ region. Usually only a single C primer is used. Alternatively, one or more primers specific to the J region (having a similar structure) may be used. The C primer (1312) comprises a target specific fragment (1313), a sequence tag fragment (1314), and a common primer binding site (1315). Similarly, the target mRNA (1300) is annealed with a polymerase blocker (1310), which can be specific for the V region (1302) oligonucleotide. In some embodiments, only if the polymerase used to extend primer (1312) does not have either strand displacement activity or 5 ′ → 3 ′ exonuclease activity, and the oligonucleotide is non-extensible. For example, the blocker (1310) may be a natural oligonucleotide only if it has 3′-dideoxynucleotides. Blockers (1310) are typically oligonucleotide analogues such as antisense compounds with enhanced binding activity and nuclease resistance. In some embodiments, the blocker (1310) can be a locked nucleic acid (LNA) or a peptide nucleic acid (PNA) or a cross-linked nucleic acid (BNA), these nucleic acids can be found in the following references, Wengel et al., U.S. Patent Nos. 6,794,499; 7,572,582; Vester et al., Biochemistry, 43 (42): 13233-13241 (2004); and Kazuyuki et al., Chem. Comm. , 3765-3767 (2007); Nielson et al, Chem. Soc. Rev. 26: 73-78 (1997). The sequence of the blocker (1310) is selected such that the extension of the primer (s) (1312) stops at a predetermined position on the V region (1302). In some embodiments, the blocker (1310) is designed such that only sufficient V region (1302) is replicated in the extension process and the V region can be distinguished from the replicated sequence. In some embodiments, the consensus sequence can be selected to allow some mismatch, so that it is not necessary to obtain a blocker (1310) specific for each V region as long as the polymerase progression is stopped. The length of the blocker (1310) can be varied depending on the type of oligonucleotide or analog used. In some embodiments, the blocker (1310) has a length in the range of 10-25 monomers. In some embodiments, the blocker (1310) can be annealed to different positions on different V region sequences.

図1Dに戻ると、プライマー(1312)がブロッカー(1310)まで伸長して、所定の長さを有する標的(1300)のVDJ部分のcDNAコピーが生成される。いくつかの実施形態では、所定の長さ(すなわちブロッカー(1310)の結合部位に相当)は、方法に使用する配列決定法の1つ以上の配列リードにより、VDJ領域の所望の部分がカバーされ得るよう、選択される。伸長の完了後、従来法、例えば、RNA分解酵素(リボヌクレアーゼH及び/又はリボヌクレアーゼAなど)を利用してRNAテンプレート(1300)を消化し(1325)、一本鎖cDNA(1326)を得る。このcDNAには、一般的なプロトコールで末端デオキシヌクレオチド転移酵素(TdT)を使用して、3’モノヌクレオチドテール、例えば、polyCテールを付加する。テールを付加したcDNA(1331)のモノヌクレオチドテールに対し、相補性を有するアダプター(1336)をオーバーハングさせた後、このアダプターを伸長させて二本鎖DNA(1340)を生成し、この二本鎖DNAを、例えば、PCR(1337)により増幅させて、得られたアンプリコンの配列決定(1338)することができる。   Returning to FIG. 1D, primer (1312) extends to blocker (1310) to generate a cDNA copy of the VDJ portion of target (1300) with a predetermined length. In some embodiments, the predetermined length (ie, corresponding to the binding site of blocker (1310)) covers the desired portion of the VDJ region with one or more sequence reads of the sequencing method used in the method. Selected to get. After extension is complete, the RNA template (1300) is digested (1325) using conventional methods, for example, RNase (such as ribonuclease H and / or ribonuclease A) to obtain single stranded cDNA (1326). This cDNA is appended with a 3 'mononucleotide tail, eg, a polyC tail, using terminal deoxynucleotide transferase (TdT) in a general protocol. After overhanging the complementary adapter (1336) to the mononucleotide tail of the cDNA (1331) to which the tail was added, this adapter was extended to generate a double-stranded DNA (1340). Strand DNA can be amplified, for example, by PCR (1337), and the resulting amplicon sequenced (1338).

IgHをコードする核酸など、超変異を受ける再構成された核酸は、同じ再構成された核酸上の異なるプライマー結合部位に結合するプライマーを含むプライマーセットを使用し、増幅させることができる。すなわち、このようなセットは、受容体鎖をコードしている同じ再構成された核酸上の、オーバーラップしていない1つ以上のプライマー結合部位に結合するプライマーを包含し得る。このようなセットは、第1セットのプライマー及び第2セットのプライマーのいずれか又は両方を含んでよい。いくつかの実施形態では、超変異を受ける再構成された核酸は、第1セットのプライマー及び第2セットのプライマーにより増幅され、ここで、2セットのうち少なくとも1セットは、オーバーラップしていない複数のプライマー結合部位に特異的なプライマーを含み、例えば、あるセットは、それぞれ異なるV断片を含有し、複数のプライマーは、異なるV断片に結合するものでありオーバーラップしていない異なるプライマーにそれぞれ特異的である。超変異を受ける再構成された核酸の増幅に応用可能な実施形態を図3A〜3Bに示す。図中、ネステッドプライマーセットは、例えば、体細胞超変異、又はクローン進化などの条件下で、サンプル中の異なる再構成核酸を確実に増幅させるべく利用する。再構成された核酸(例えば、IgHをコードしている分子)を、アニーリング条件下で、プライマーの第1のネステッドセット(302)[本例では、再構成された核酸(300)のV領域(316)の異なる部位に対し特異的な群(304)、(306)及び(308)を含む]と合わせる。本実施形態では、第1のネステッドセットは、V領域の異なる部位又は位置にそれぞれ特異的な複数のプライマー群を含み、群中の異なるメンバーは、部位が異なるV領域変異体に特異的である。いくつかの実施形態では、複数のグループとは2〜4であり、他の実施形態では、複数とは2又は3である。いくつかの実施形態では、第1のネステッドセット(302)のそれぞれのプライマーは、固有の配列タグ(314)に加え、5’非相補的テールに第1のプライマー結合部位(312)を有し得る。第1のネステッドセット(302)のプライマーは、それらの標的である再構成された核酸にアニーリングし、D領域(318)と、少なくともJ領域(320)の部分とにわたって伸長して、第1のアンプリコン(323)を生成する。この第1のアンプリコンは、それぞれ3つのサブプライマーセット(304)、(306)及び(308)に対応する3つの生成物(330)、(332)及び(334)を含む。第1のアンプリコン(323)のそれぞれのメンバーには、配列タグ(324)及びプライマー結合部位(326)が組み込まれている。   Reconstituted nucleic acids that undergo hypermutation, such as nucleic acids encoding IgH, can be amplified using primer sets that include primers that bind to different primer binding sites on the same reconstituted nucleic acid. That is, such a set can include primers that bind to one or more non-overlapping primer binding sites on the same reconstituted nucleic acid encoding the receptor strand. Such a set may include either or both of a first set of primers and a second set of primers. In some embodiments, the reconstituted nucleic acid undergoing hypermutation is amplified with a first set of primers and a second set of primers, wherein at least one of the two sets does not overlap. Includes primers specific for a plurality of primer binding sites, eg, one set contains different V fragments, and the plurality of primers bind to different non-overlapping primers that bind to different V fragments. It is specific. Embodiments applicable to the amplification of reconstituted nucleic acids that undergo hypermutation are shown in FIGS. In the figure, the nested primer set is used to reliably amplify different reconstituted nucleic acids in a sample under conditions such as somatic hypermutation or clonal evolution. A reconstituted nucleic acid (eg, a molecule encoding IgH) is subjected to a first nested set of primers (302) under annealing conditions [in this example, the V region of reconstituted nucleic acid (300) ( 316) including groups specific to different sites (304), (306) and (308)]. In this embodiment, the first nested set includes a plurality of primer groups that are specific for different sites or positions in the V region, and different members in the group are specific for V region variants with different sites. . In some embodiments, the plurality of groups is 2-4, and in other embodiments, the plurality is 2 or 3. In some embodiments, each primer of the first nested set (302) has a first primer binding site (312) in the 5 'non-complementary tail in addition to a unique sequence tag (314). obtain. The primers of the first nested set (302) anneal to their target reconstituted nucleic acids and extend over the D region (318) and at least a portion of the J region (320) to form a first An amplicon (323) is generated. This first amplicon includes three products (330), (332) and (334) corresponding to three subprimer sets (304), (306) and (308), respectively. Each member of the first amplicon (323) incorporates a sequence tag (324) and a primer binding site (326).

伸長していないプライマーの除去(322)後、アニーリング条件下で、プライマーの第2のネステッドセット(340)を反応混合物に添加する。図3Aに図示される通り、第2のネステッドセットのプライマー(340)は、プライマーのサブセット(336)及び(338)を含み、これらのサブセットは、第1のアンプリコン(323)メンバーのJ領域(320)上の、重複していない異なる部分にアニーリングする。いくつかの実施形態では、プライマーの第2のネステッドセットは、単一のプライマーグループのみを含有してよい。第2のネステッドセット(340)のプライマーは、伸長して、サブセット(350)、(352)及び(354)を含む第2の伸長産物(360)を生成し、今度はこの伸長産物のそれぞれが、プライマー(336)及び(338)に対応するサブセット(サブサブセット)を更に2つ含む。いくつかの実施形態では、プライマーの第2のネステッドセット(340)は、単一のプライマー結合部位にのみ特異的なプライマーを含有し、プライマーの第1のネステッドセット(302)は、オーバーラップしていない少なくとも2つのプライマー結合部位に特異的なプライマーを含有する。伸長していないプライマーの除去(342)後、共通の順方向及び逆方向プライマーを添加してPCR(356)を実施し、得られるアンプリコンサンプルを配列決定(358)することもできる。様々な実施形態において、第1のネステッドセット及び第2のネステッドセットの両方のプライマーが配列タグ(339)を含有してよく;第1のネステッドセットのプライマーが配列タグを含有し、第2のネステッドセットは配列タグを含有しなくてよく;並びに第2のネステッドセットのプライマーが配列タグを含有し、第1のネステッドセットは配列タグを含有しなくてよい。いくつかの実施形態では、第1のネステッドセットのプライマーを最初に伸長させ、その後、伸長していないプライマーを除去又は破壊し、第2のネステッドセットのプライマーをアニーリング及び伸長させる(図3A〜3Bに示す通り)。他の実施形態では、アニーリング工程、伸長工程、及び除去工程の順番を入れ替え、すなわち、最初に第2のネステッドセットのプライマーを伸長させた後、伸長していないプライマーを除去又は破壊し、第1のネステッドセットのプライマーをアニーリング及び伸長させる。   After removal of non-extended primer (322), a second nested set of primers (340) is added to the reaction mixture under annealing conditions. As illustrated in FIG. 3A, the second nested set of primers (340) includes primer subsets (336) and (338), which are the J region of the first amplicon (323) member. (320) Anneal to different non-overlapping parts. In some embodiments, the second nested set of primers may contain only a single primer group. The primers of the second nested set (340) are extended to produce a second extension product (360) comprising subsets (350), (352) and (354), each of which is now , Two more subsets (sub-subsets) corresponding to primers (336) and (338). In some embodiments, the second nested set of primers (340) contains primers specific for only a single primer binding site and the first nested set of primers (302) overlaps. Contains primers specific for at least two primer binding sites. After removal of non-extended primers (342), common forward and reverse primers can be added to perform PCR (356) and the resulting amplicon sample can be sequenced (358). In various embodiments, both the first nested set primer and the second nested set primer may contain a sequence tag (339); the first nested set primer contains a sequence tag; The nested set may not contain a sequence tag; and the second nested set of primers may contain a sequence tag and the first nested set may not contain a sequence tag. In some embodiments, the first nested set of primers is first extended, then the non-extended primers are removed or destroyed, and the second nested set of primers is annealed and extended (FIGS. 3A-3B). As shown). In other embodiments, the order of the annealing step, the extension step, and the removal step is reversed, i.e., first extending the primer of the second nested set, then removing or destroying the non-extended primer, Annealing and extending a set of nested primers.

上記方法のいくつかの実施形態では、例えば、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの大部分に配列タグを付加することを目的として、1つ以上の伸長工程(322)又は(342)のいずれかが実施される。このような実施形態では、標的とするポリヌクレオチド及び/又はそれらのコピーに、異なる配列タグを1つ以上付加することもできる。すなわち、標的ポリヌクレオチド及びPCRなどの増幅反応に由来するそれらの複製分子には、異なる配列タグを複数付加することができ、したがって、もとの標的ポリヌクレオチドのコピーは1つ以上の配列タグで標識され得る。以下に十分に説明される通り、このような複数の配列タグは、キャリーオーバー汚染を追跡するのに、及び標的ポリヌクレオチド配列をより高感度に決定するのに尚も有用である。   In some embodiments of the above methods, either one or more of the extension steps (322) or (342) is performed, eg, for the purpose of adding a sequence tag to the majority of the target polynucleotide in the sample. Is done. In such embodiments, one or more different sequence tags can be added to the target polynucleotide and / or copies thereof. That is, target polynucleotides and their replicating molecules derived from amplification reactions such as PCR can be tagged with multiple different sequence tags, so that a copy of the original target polynucleotide is made up of one or more sequence tags. Can be labeled. As will be explained fully below, such multiple sequence tags are still useful for tracking carryover contamination and more sensitively determining target polynucleotide sequences.

上記の実施形態のうちいくつかのものを、以下の工程を用い実施することもできる。例えば、多数の又は複数のT細胞受容体鎖からクロノタイププロファイルを生成する方法は、次の工程:(a)反応混合物中、プライマー伸長条件下で、第1セットのプライマーとT細胞由来の再構成された核酸サンプルとを組み合わせる工程[ここで、第1セットのそれぞれのプライマーは受容体特異的な部分を有し、このとき受容体特異的な部分は、標的再構成された核酸の所定の位置又は部位にて異なる再構成核酸にアニーリングし、伸長して第1伸長産物を生成するような長さを備え、第1セットのそれぞれのプライマーは、第1のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有する];(b)反応混合物から、伸長していない第1セットのプライマーを除去する工程;(c)プライマー伸長条件下で、反応混合物に第2のプライマーセットを添加する工程[ここで、第2セットのそれぞれのプライマーは、受容体特異的部分を有し、このとき受容体特異的部分は、所定の位置又は部位にて第1の伸長産物にアニーリングし、第2のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有し、第1セットのプライマー及び/又は第2セットのプライマーは、それぞれ、受容体特異的な部分と第1又は第2のプライマー結合部位との間に配置された配列タグを含み、第2セットのそれぞれのプライマーは、伸長して第2の伸長産物を生成し、このとき、それぞれの第2の伸長産物は、第1のプライマー結合部位と、第2のプライマー結合部位と、少なくとも1つの配列タグと、(i)T細胞受容体鎖のVβセグメント部分及びJβセグメント部分、(ii)T細胞受容体鎖のVδセグメント部分及びJδセグメント部分、又は(iii)T細胞受容体鎖のVγセグメント部分及びJγセグメント部分のいずれかと、を含む];(d)反応混合物においてポリメラーゼ連鎖反応を実施して、アンプリコンを生成する工程[このポリメラーゼ連鎖反応は、第1のプライマー結合部位に特異的な順方向プライマーと、第2のプライマー結合部位に特異的な逆方向プライマーとを使用する];並びに(e)アンプリコンの核酸を配列決定して、多数のT細胞受容体鎖のクロノタイププロファイルを生成する工程、を含む。本明細書で使用するとき、反応混合物中での「プライマー伸長条件」としては、実質的にすべてのプライマー結合部位が一本鎖の状態であるような条件が挙げられる。いくつかの実施形態では、このような条件は、二本鎖の標的核酸を融解させることで得られ、融解させた結果、プライマー結合部位は一本鎖の状態になり、それらの標的核酸にプライマーをアニーリングさせて、ポリメラーゼによる伸長のための足がかりを形成させることができるようになる。   Some of the above embodiments can also be implemented using the following steps. For example, a method for generating a clonotype profile from multiple or multiple T cell receptor chains comprises the following steps: (a) Regenerating from a first set of primers and T cells in a reaction mixture under primer extension conditions. Combining the configured nucleic acid sample [wherein each primer of the first set has a receptor-specific portion, wherein the receptor-specific portion is a predetermined number of target reconstituted nucleic acids. Each of the first set of primers comprises a length that anneals to a different reconstituted nucleic acid at a position or site and extends to generate a first extension product, each primer containing a first primer binding site. Having non-complementary ends]; (b) removing a first set of non-extended primers from the reaction mixture; (c) a second in the reaction mixture under primer extension conditions. Adding a primer set [wherein each primer of the second set has a receptor-specific portion, wherein the receptor-specific portion is added to the first extension product at a predetermined position or site. Annealing and having a 5′-non-complementary end containing a second primer binding site, wherein the first set of primers and / or the second set of primers are respectively a receptor-specific portion and a first or A sequence tag disposed between the second primer binding site and each second set of primers is extended to produce a second extension product, wherein each second extension product is A first primer binding site, a second primer binding site, at least one sequence tag, (i) a Vβ segment portion and a Jβ segment portion of a T cell receptor chain, (ii) T cell reception A Vδ segment portion and a Jδ segment portion of the chain, or (iii) a Vγ segment portion and a Jγ segment portion of the T cell receptor chain]; (d) performing a polymerase chain reaction in the reaction mixture, Generating a recon [this polymerase chain reaction uses a forward primer specific for the first primer binding site and a reverse primer specific for the second primer binding site]; and (e) Sequencing the amplicon nucleic acid to generate a clonotype profile of multiple T cell receptor chains. As used herein, “primer extension conditions” in a reaction mixture include conditions such that substantially all primer binding sites are in a single-stranded state. In some embodiments, such conditions are obtained by melting double stranded target nucleic acids, which results in the primer binding sites becoming single stranded and primer primers Can be annealed to form a foothold for extension by the polymerase.

第1及び第2セットのプライマーに結合させる所定の位置又は部位は、以下に引用する参照により例示される通りの多重核酸増幅法(多重PCRなど)の従事者により知られる従来法により決定してもよい。例えば、標的ポリヌクレオチドが免疫受容体分子をコードしている再構成された核酸である場合、Faham and Willis(cited above),Van Dongen et al,Leukemia,17:2257〜2317(2003)並びに同様の参照文献が、標的ポリヌクレオチドを多重増幅する際にプライマー結合部位を選別する指針を提供する。いくつかの実施形態では、このような所定の位置又は部位の選択は、(i)増幅効率に及ぼす影響(忠実なアンプリコン中の異なるコピーの頻度が、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの頻度を表わすことが望ましい)、(ii)DNAの配列決定に利用する化学的手法において、アンプリコン中のコピーに必要とされる長さに及ぼす影響、(iii)選択したプライマーが、所望の多様性を備える再構成された核酸の部分(例えば、VDJ領域にまたがるものである)、などのいくつかの要素に基づくものである。本態様に関し、本発明では、類似体シグナルではなく配列セットが読み出されることから、プライマーの、異なる標的ポリヌクレオチドとの交差反応性は、本発明の方法による結果に影響を与えない(例えば、PCR増幅産物及びスペクトルの入力(spectratyping)などのアナログ読み出しにのみ基づく方法と比較して与えない)とする識別及び認識を含む。   The predetermined positions or sites to be bound to the first and second sets of primers are determined by conventional methods known by practitioners of multiplex nucleic acid amplification methods (such as multiplex PCR) as exemplified by the references cited below. Also good. For example, if the target polynucleotide is a reconstituted nucleic acid encoding an immunoreceptor molecule, Faham and Willis (cited above), Van Dongen et al, Leukemia, 17: 2257-2317 (2003) and the like References provide guidance for selecting primer binding sites in multiplex amplification of target polynucleotides. In some embodiments, the selection of such a predetermined location or site is (i) an effect on amplification efficiency (the frequency of different copies in a faithful amplicon represents the frequency of the target polynucleotide in the sample). (Ii) the effect on the length required for the copy in the amplicon in the chemical procedure utilized for DNA sequencing; (iii) the selected primers have the desired diversity It is based on several factors, such as a part of the reconstituted nucleic acid (eg spanning the VDJ region). For this embodiment, the present invention reads out the sequence set rather than the analog signal, so that the cross-reactivity of the primers with different target polynucleotides does not affect the results of the methods of the present invention (eg, PCR Identification and recognition of amplification products and spectra (not given compared to methods based solely on analog readout, such as spectral input).

いくつかの実施形態では、配列決定をする工程は、次の工程:(i)それぞれエラー率を有し、それぞれヌクレオチド配列と、タグ配列とを含む複数の配列リードを提供することと、(ii)同様のタグ配列を有する配列リード群をアライメントさせた後、グループの配列リードをもとにベースコールを作成してヌクレオチド配列を決定することと、を含む。次に、このようなグループレベルのヌクレオチド配列を以下に記載のものと同じ又は異なるクロノタイプに結合させることもできる。いくつかの実施形態では、PCR工程において、第1及び第2セットのプライマーの受容体特異的な部分の長さは、アンプリコン中の異なる再構成核酸の相対的なレベルが、サンプル中の再構成された核酸のレベルと実質的に同じになるように選択される。このようにプライマーを選択するに当たり、それぞれの標的ポリヌクレオチドに対するプライマーの結合部位の位置及び長さを変更してもよい。いくつかの実施形態では、配列タグは、サンプル中の異なる標的ポリヌクレオチドの数よりも十分大きくなるように配列タグのセットから選択され、その結果、サンプル中の実質的にすべての別個の標的ポリヌクレオチド及びそれらのコピーは異なる配列タグを有することになる(例えば、Brenner、米国特許第7,537,897号に記載の方法、「サンプリングによる標識(labeling by sampling)」による)。いくつかの実施形態では、このようなセット中の配列タグ数は、サンプル中の標的ポリヌクレオチド集団の総数の少なくとも100倍である。更に、もとの標的ポリヌクレオチド及びそれらのコピーの実質的にすべてが同じ固有の配列タグで標識されているいくつかの実施形態では、配列決定する工程は、アンプリコンの核酸の配列リードを生成する工程と、同じ配列タグを有する配列リードをアライメントして、サンプルの同じクロノタイプに対応する配列リードを決定する工程と、を含む。更に、いくつかの実施形態では、アライメントする工程は、同じ配列タグを有する配列リードのそれぞれのヌクレオチド位置に主要なヌクレオチドを決定することにより、それぞれのクロノタイプのヌクレオチド配列を決定することを更に含む。更に、いくつかの実施形態では、伸長していないプライマーを除去する工程は、3’→5’一本鎖エキソヌクレアーゼ活性を有するヌクレアーゼを使用して、反応混合物中の一本鎖核酸を消化することにより実施することもできる(消化は、例えば、大腸菌(E. coli)エキソヌクレアーゼIにより行うことができ、このエキソヌクレアーゼは、熱により簡単に失活させることができる)。更なる実施形態では、上記の方法を用い、骨髄腫、リンパ腫、又は白血病患者などの癌患者の微小残存病変を診断及び/又はモニタリングするためのクロノタイププロファイルを生成することもできる。このような診断及び/又はモニタリングは、上記方法の工程後に、次の追加の工程:クロノタイププロファイルから、癌に関連する1つ以上の患者特異的なクロノタイプの存在、非存在、及び/又はレベルを決定すること、により実施することもできる。この実施形態の方法には、1つ以上の配列タグのそれぞれの配列を決定する工程、及びこのような配列を、それまでに決定されたクロノタイププロファイルの配列タグの配列と比較して、汚染配列の存在、非存在、及び/又はレベルを決定する工程、を更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、このような比較工程は、1つ以上(one of more)の配列タグの配列を、患者以外の少なくとも1名の個体由来のクロノタイプを含有しているクロノタイプデータベースの配列タグと比較することを包含する。   In some embodiments, the sequencing step comprises the steps of: (i) providing a plurality of sequence reads each having an error rate, each comprising a nucleotide sequence and a tag sequence; ) Aligning sequence read groups having similar tag sequences and then making a base call based on the group sequence reads to determine the nucleotide sequence. Such group level nucleotide sequences can then be linked to the same or different clonotypes as described below. In some embodiments, in the PCR step, the length of the receptor-specific portion of the first and second sets of primers is such that the relative levels of different reconstituted nucleic acids in the amplicon are It is selected to be substantially the same as the level of the constructed nucleic acid. Thus, in selecting a primer, you may change the position and length of the binding site of the primer with respect to each target polynucleotide. In some embodiments, the sequence tag is selected from the set of sequence tags such that it is sufficiently larger than the number of different target polynucleotides in the sample, so that substantially all distinct target polynucleotides in the sample are Nucleotides and their copies will have different sequence tags (eg by the method described in Brenner, US Pat. No. 7,537,897, “labeling by sampling”). In some embodiments, the number of sequence tags in such a set is at least 100 times the total number of target polynucleotide populations in the sample. Further, in some embodiments where substantially all of the original target polynucleotide and their copies are labeled with the same unique sequence tag, the sequencing step generates a sequence read of the amplicon nucleic acid. And aligning sequence reads having the same sequence tag to determine sequence reads corresponding to the same clonotype of the sample. Further, in some embodiments, the aligning step further comprises determining the nucleotide sequence of each clonotype by determining a major nucleotide at each nucleotide position of a sequence read having the same sequence tag. . Further, in some embodiments, removing the non-extended primer digests single stranded nucleic acids in the reaction mixture using a nuclease having 3 ′ → 5 ′ single stranded exonuclease activity. (Digestion can be performed, for example, with E. coli exonuclease I, which can be easily inactivated by heat). In further embodiments, the methods described above can be used to generate a chronotype profile for diagnosing and / or monitoring minimal residual disease in cancer patients such as myeloma, lymphoma, or leukemia patients. Such diagnosis and / or monitoring may be performed after the steps of the above method, from the following additional steps: from the presence of one or more patient-specific clonotypes associated with cancer, and / or from the clonotype profile It can also be implemented by determining the level. The method of this embodiment includes determining the sequence of each of the one or more sequence tags, and comparing such sequences to the sequence of the sequence tag of the clonotype profile determined so far, It may further comprise determining the presence, absence and / or level of the sequence. In some embodiments, such a comparison step includes the sequence of one or more sequence tags in a clonotype database containing clonotypes from at least one individual other than the patient. Comparing with sequence tags.

更に別の実施形態では、T細胞受容体構成成分β、δ及びγをコードしている複数の再構成された核酸を1回の反応で増幅させる方法には、次の工程:(a)反応混合物中、プライマー伸長条件下で、第1セットのプライマーとT細胞由来の再構成された核酸サンプルとを組み合わせる工程[ここで、異なる再構成核酸は、第1末端に、少なくとも、T細胞受容体のJβ、Jδ、又はJγ断片の部分を含み、第1セットのそれぞれのプライマーは、それぞれ、受容体特異的な部分を有し、このとき、受容体特異的部分は、異なる再構成核酸の第1末端にアニーリングし、伸長して、第1伸長産物を生成するような長さを備え、第1セットのそれぞれのプライマーは、3’→5’の方向で配列タグ及び第1のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有し、配列タグは、実質的に第1セットのプライマー毎に異なるものである];(b)反応混合物から、伸長していない第1セットのプライマーを除去する工程;(c)プライマー伸長条件下で、反応混合物に第2のプライマーセットを添加する工程[第2セットのそれぞれのプライマーは受容体特異的部分を有し、このとき、受容体特異的部分は、第1の伸長産物にアニーリングし、伸長して、第2の伸長産物を生成するような長さを備え、それぞれの第2の伸長産物は、少なくとも、T細胞受容体のVβ、Vδ、又はVγ断片の部分を含み、第2セットのそれぞれのプライマーは、第2のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有する];並びに(d)反応混合物にポリメラーゼ連鎖反応を実施して、アンプリコンを生成する工程[このポリメラーゼ連鎖反応は、第1のプライマー結合部位に特異的な順方向プライマーと、第2のプライマー結合部位に特異的な逆方向プライマーとを使用する]、を含む。上記の方法には、アンプリコンの配列サンプルを配列決定する工程を更に包含させてもよい。典型的には、このようなサンプルは「代表的なサンプル」であり、サンプル中に、もとの生体試料におけるものとおおよそ同じ頻度で異なるクロノタイプを存在させるのに十分大きなものである。いくつかの実施形態では、配列決定する工程は、それぞれエラー率を有し、それぞれヌクレオチド配列と、タグ配列とを含む複数の配列リードを提供することと、同様のタグ配列を有する配列リードをアライメントさせて、同じクロノタイプに対応する配列リードを決定することと、を含む。もとの標的ポリヌクレオチド又はそれらのコピーに複数の配列タグが付加されている場合は常に、配列リードは、以下に更に十分に記載する結合工程でプロセシングすることができる。   In yet another embodiment, the method of amplifying a plurality of reconstituted nucleic acids encoding T cell receptor components β, δ and γ in a single reaction comprises the following steps: (a) reaction Combining a first set of primers with a T cell-derived reconstituted nucleic acid sample under primer extension conditions in a mixture [wherein the different reconstituted nucleic acids are at least at the T cell receptor at the first end. Wherein each primer of the first set has a receptor-specific portion, wherein the receptor-specific portion is the first of the different reconstituted nucleic acids. Each primer of the first set has a length that anneals to one end and extends to produce a first extension product, each primer in the 3 ′ → 5 ′ direction and a first primer binding site Containing 5'-non Having complementary ends and the sequence tag is substantially different for each first set of primers]; (b) removing the first set of non-extended primers from the reaction mixture; (c ) Adding a second primer set to the reaction mixture under primer extension conditions [each primer of the second set has a receptor-specific portion, wherein the receptor-specific portion is With a length such that the extension product is annealed and extended to produce a second extension product, each second extension product comprising at least a portion of a Vβ, Vδ, or Vγ fragment of the T cell receptor Each primer of the second set has a 5′-non-complementary end containing a second primer binding site]; and (d) a polymerase chain reaction is performed on the reaction mixture to obtain an amplicon. To produce the the polymerase chain reaction, a forward primer specific to the first primer binding site, using the reverse primers specific to the second primer binding sites] includes, a. The above method may further comprise the step of sequencing an amplicon sequence sample. Typically, such a sample is a “representative sample” and is large enough to have different clonotypes present in the sample at approximately the same frequency as in the original biological sample. In some embodiments, the sequencing step includes providing a plurality of sequence reads each having an error rate, each including a nucleotide sequence and a tag sequence, and aligning sequence reads having similar tag sequences. Determining sequence reads corresponding to the same clonotype. Whenever multiple sequence tags have been added to the original target polynucleotide or copies thereof, the sequence reads can be processed with the binding step described more fully below.

別の実施形態では、多数のT細胞受容体鎖からクロノタイププロファイルを生成する方法は、次の工程:(a)反応混合物中、プライマー伸長条件下で、第1セットのプライマーとT細胞由来の再構成された核酸サンプルとを組み合わせる工程[ここで、それぞれの第1セットのプライマーは受容体特異的な部分を有し、このとき受容体特異的な部分は、所定の位置にて異なる再構成核酸にアニーリングし、伸長して第1伸長産物を生成するような長さを備え、それぞれの第1セットのプライマーは、第1プライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有する];(b)反応混合物から、伸長していない第1セットのプライマーを除去する工程;(c)反応混合物に第2セットのプライマーを添加する工程[ここで、第2セットのそれぞれのプライマーは、ある程度の長さを備える受容体特異的部分を有し、受容体特異的部分は、所定の位置にて第1の伸長産物に特異的なものであり、第2のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有し、第1セットのプライマー及び/又は第2セットのプライマーは、それぞれ、受容体特異的な部分と第1又は第2のプライマー結合部位との間に配置された配列タグを含む];(d)第1のポリメラーゼ連鎖反応を実施して、第1のアンプリコンを生成する工程[この第1のポリメラーゼ連鎖反応は、第1のプライマー結合部位に特異的な順方向プライマーと、第2セットのプライマーとを使用し、それぞれの第1のアンプリコンの核酸配列は、第1のプライマー結合部位と、第2のプライマー結合部位と、少なくとも1つの配列タグと、T細胞受容体鎖のVβセグメント部分及びJβ断片部分、T細胞受容体鎖のVδセグメント部分及びJδ断片、又はT細胞受容体鎖のVγセグメント部分及びJγセグメント部分のいずれかとを含み、第1及び第2セットのプライマーの受容体特異的部分の長さは、アンプリコンにおいて、異なる再構成核酸の相対的なレベルが、サンプル中の異なる再構成核酸のレベルと実質的に同じになるよう選択される];(e)第2のプライマー結合部位について特異的な逆方向プライマーを添加する工程;(f)反応混合物に第2のポリメラーゼ連鎖反応を実施して、第2のアンプリコンを生成する工程[このポリメラーゼ連鎖反応は、第1のプライマー結合部位に特異的な順方向プライマーと、第2のプライマー結合部位に特異的な逆方向プライマーとを使用する];並びに(g)第2のアンプリコンの核酸を配列決定して、T細胞受容体鎖のクロノタイププロファイルを生成する工程、を含み得る。いくつかの実施形態では、配列決定する工程は、それぞれエラー率を有し、それぞれヌクレオチド配列と、タグ配列とを含む複数の配列リードを提供することと、同様のタグ配列を有する配列リードをアライメントさせて、同じクロノタイプに対応する配列リードを決定することと、を含む。標的ポリヌクレオチド及び/又はそれらのコピーが1つ以上の配列タグで標識される更なる実施形態では、同様の配列タグのアライメント後、配列リードは、以下により十分に記載する通りの更なる結合工程においてプロセシングすることもできる。   In another embodiment, a method for generating a clonotype profile from multiple T cell receptor chains comprises the following steps: (a) from a first set of primers and T cells in a reaction mixture under primer extension conditions. Combining the reconstituted nucleic acid sample [where each first set of primers has a receptor-specific portion, wherein the receptor-specific portion is reconstituted differently at a given position. Annealing to the nucleic acid and extending to generate a first extension product, each first set of primers having a 5′-non-complementary end containing a first primer binding site]; (B) removing the first set of unextended primers from the reaction mixture; (c) adding a second set of primers to the reaction mixture [where the second set of primers] These primers have a receptor-specific portion with a certain length, the receptor-specific portion being specific for the first extension product at a predetermined position, and the second primer binding Having a 5'-non-complementary end containing a site, wherein the first set of primers and / or the second set of primers are each of a receptor-specific portion and a first or second primer binding site Including a sequence tag disposed between]; (d) performing a first polymerase chain reaction to produce a first amplicon [this first polymerase chain reaction comprises a first primer binding site; And a second set of primers, each nucleic acid sequence of each first amplicon comprising a first primer binding site, a second primer binding site, and at least one Including a row tag and either a Vβ segment portion and a Jβ fragment portion of a T cell receptor chain, a Vδ segment portion and a Jδ fragment of a T cell receptor chain, or a Vγ segment portion and a Jγ segment portion of a T cell receptor chain The length of the receptor-specific portion of the first and second sets of primers is such that, in the amplicon, the relative levels of the different reconstituted nucleic acids are substantially the same as the levels of the different reconstituted nucleic acids in the sample. (E) adding a reverse primer specific for the second primer binding site; (f) performing a second polymerase chain reaction on the reaction mixture to produce a second amplicon. [This polymerase chain reaction comprises a forward primer specific for the first primer binding site and a reverse direction specific for the second primer binding site. And (g) sequencing the nucleic acid of the second amplicon to generate a clonotype profile of the T cell receptor chain. In some embodiments, the sequencing step includes providing a plurality of sequence reads each having an error rate, each including a nucleotide sequence and a tag sequence, and aligning sequence reads having similar tag sequences. Determining sequence reads corresponding to the same clonotype. In further embodiments in which the target polynucleotide and / or copies thereof are labeled with one or more sequence tags, after alignment of similar sequence tags, the sequence read can be further coupled as described more fully below. Can also be processed.

別の実施例では、多数のB細胞受容体鎖からクロノタイププロファイルを生成する方法は、次の工程:(a)反応混合物中、プライマー伸長条件下で、プライマーの第1のネステッドセットと、B細胞由来の再構成された核酸サンプルとを組み合わせる工程[ここで、第1のネステッドセットは1つ以上のプライマー群を含み、それぞれのグループのそれぞれのプライマーは受容体特異的部分を有し、このとき受容体特異的部分は、異なる群由来のそれぞれのプライマーの受容体特異的部分が所定の部位にて異なる再構成核酸にアニーリングするような長さを備え、この所定の部位は、第1のネステッドセットの任意のその他のプライマーの所定の部位とオーバーラップせず、それぞれのグループのそれぞれのプライマーは、第1のプライマー結合部位を含有している5’−非相補的末端を有する];(b)第1のネステッドセットのプライマーを伸長させて、第1の伸長産物を生成する工程;(c)第1のネステッドセットの反応混合物から、伸長していないプライマーを除去する工程;(d)プライマー伸長条件下で、反応混合物に、第2のネステッドセットのプライマーを添加する工程[ここで、第2のネステッドセットは1つ以上のプライマー群を含み、それぞれのグループのそれぞれのプライマーは受容体特異的部分を有し、このとき、異なる群由来のそれぞれのプライマーの受容体特異的部分は、所定の部位にて第1の伸長産物にアニーリングするような長さを備え、この所定の部位は、第2のネステッドセットの任意のその他のプライマーの所定の部位とはオーバーラップせず、それぞれのグループのそれぞれのプライマーは、第2のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有し、第1のネステッドセットのプライマー及び/又は第2のネステッドセットのプライマーは、それぞれ受容体特異的部分と第1又は第2のプライマー結合部位との間に配置された配列タグを含む];(e)第2のネステッドセットのプライマーを伸長させて第2の伸長産物を生成する工程[このとき、それぞれの第2の伸長産物は、第1のプライマー結合部位と、第2のプライマー結合部位と、少なくとも1つの配列タグと、(i)B細胞受容体重鎖のVセグメント部分及びJセグメント部分又は(ii)B細胞受容体κ軽鎖のVセグメント部分及びJセグメント部分のいずれかとを含む];(f)反応混合物においてポリメラーゼ連鎖反応を実施して、アンプリコンを生成する工程[このポリメラーゼ連鎖反応は、第1のプライマー結合部位に特異的な順方向プライマーと、第2のプライマー結合部位に特異的な逆方向プライマーとを使用する];並びに(g)アンプリコンの核酸を配列決定して、多数のB細胞受容体鎖のクロノタイププロファイルを生成する工程、により実施することもできる。   In another example, a method for generating a clonotype profile from multiple B cell receptor chains comprises the following steps: (a) a first nested set of primers under primer extension conditions in a reaction mixture, and B Combining the reconstituted nucleic acid sample from the cell, wherein the first nested set comprises one or more primer groups, each primer of each group having a receptor specific portion, Sometimes the receptor-specific portion has a length such that the receptor-specific portion of each primer from a different group anneals to a different reconstituted nucleic acid at a predetermined site, the predetermined site comprising: Each primer of each group does not overlap with a predetermined site of any other primer in the nested set, and the first primer Having a 5′-non-complementary end containing a binding site]; (b) extending a primer of the first nested set to generate a first extension product; (c) a first nested product; Removing unextended primers from the set reaction mixture; (d) adding a second nested set of primers to the reaction mixture under primer extension conditions [where the second nested set is One or more primer groups, each primer of each group having a receptor-specific portion, wherein the receptor-specific portion of each primer from a different group is defined at a predetermined site. It has a length that allows it to anneal to one extension product, and this predetermined site is over the predetermined site of any other primer in the second nested set. Each primer of each group has a 5′-non-complementary end containing a second primer binding site, and the first nested set of primers and / or the second nested set of The primer comprises a sequence tag disposed between the receptor-specific portion and the first or second primer binding site, respectively]; (e) a second extension by extending the primer of the second nested set; Generating a product [wherein each second extension product comprises a first primer binding site, a second primer binding site, at least one sequence tag, and (i) a B cell receptor weight chain V segment part and J segment part or (ii) any of V segment part and J segment part of B cell receptor kappa light chain]; (f) in the reaction mixture Performing a polymerase chain reaction to produce an amplicon [this polymerase chain reaction comprises a forward primer specific for the first primer binding site and a reverse primer specific for the second primer binding site; And (g) sequencing the amplicon nucleic acid to generate a chronotype profile of multiple B cell receptor chains.

いくつかの実施形態では、(伸長産物の融解後)プライマーをアニーリング及び伸長させる1回以上のサイクルは、工程(b)及び/又は(e)で実施することができ、この場合、サンプル中のもともとの再構成された核酸のコピーを1つ以上の配列タグにより標識してもよい。これらの実施形態では、配列決定する工程(g)には、クロノタイプ及びクロノタイププロファイルを決定するための下記の通りのアライメント及び結合工程を更に包含させてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、工程(b)及び(e)において単回の伸長のみがなされる場合、配列決定する工程は、それぞれエラー率を有し、それぞれヌクレオチド配列と、タグ配列とを含む複数の配列リードを提供することと、同様のタグ配列を有する配列リードをアライメントさせて、同じクロノタイプに対応する配列リードを決定することと、を含む。上記の通り、いくつかの実施形態では、PCR工程において、第1及び第2セットのプライマーの受容体特異的な部分の位置及び長さは、アンプリコン中の異なる再構成核酸の相対的なレベルが、サンプル中の再構成された核酸のものと実質的に同じになるように選択される。   In some embodiments, one or more cycles of annealing and extending the primer (after melting of the extension product) can be performed in steps (b) and / or (e), in which case A copy of the original reconstituted nucleic acid may be labeled with one or more sequence tags. In these embodiments, the sequencing step (g) may further include an alignment and binding step as described below for determining clonotype and clonotype profiles. In some embodiments, for example, if only a single extension is made in steps (b) and (e), the sequencing steps each have an error rate and each comprises a nucleotide sequence and a tag sequence. Providing a plurality of sequence reads comprising, aligning sequence reads having similar tag sequences to determine sequence reads corresponding to the same clonotype. As described above, in some embodiments, in the PCR process, the position and length of the receptor-specific portion of the first and second sets of primers is the relative level of different reconstituted nucleic acids in the amplicon. Is selected to be substantially the same as that of the reconstituted nucleic acid in the sample.

いくつかの実施形態では、配列タグは、プライマー伸長工程において標的ポリヌクレオチド又はそれらのコピーに付加され、実質的にすべての異なる標的ポリヌクレオチド及びそれらのコピーが同じ配列タグにより標識される。他の実施形態では、サンプル又はそれらのコピーの標的ポリヌクレオチドは、1つ以上の異なる配列タグにより標識することもできる。以下に更に例示される通り、いくつかの実施形態では、配列タグを含有しているプライマー(第1セットのプライマー又は第2セットのプライマーのいずれか)の存在下で複数回の伸長又は複数回のPCRのサイクルを実施することができ、これにより、結果として、同じ標的ポリヌクレオチド及び/又はそのコピーに異なる配列タグが付加され得る。   In some embodiments, the sequence tag is added to the target polynucleotide or a copy thereof in a primer extension step, and substantially all different target polynucleotides and their copies are labeled with the same sequence tag. In other embodiments, the target polynucleotides of the samples or their copies can be labeled with one or more different sequence tags. As further exemplified below, in some embodiments, multiple extensions or multiple times in the presence of a primer (either a first set of primers or a second set of primers) containing a sequence tag. PCR cycles can be performed, which can result in the addition of different sequence tags to the same target polynucleotide and / or copies thereof.

クロノタイプ解析における配列タグ
一態様では、本発明は、T細胞受容体(TCR)又はB細胞受容体(BCR)又はこれらの所定の断片などの免疫分子のレパトアから、配列データを取得及び解析して、迅速かつ効率的にクロノタイププロファイルを決定するための方法を目的とする。配列データは、典型的には、配列リードの大規模コレクションを含み、すなわち、DNAシーケンサ由来のベースコール配列及び関連するクオリティスコアを使用して、免疫分子を解析する。クロノタイププロファイルの構築に当たり、抽出工程、配列決定をするための化学的手法、又は増幅を行うための化学的手法などといった生体以外に由来するエラーを含有している配列リードから、本当に違いを含んでいる配列リードを迅速かつ正確に識別することが重要な課題である。本発明の態様は、複合体の配列リードが同じもとの標的ポリヌクレオチドに由来するものかどうかの判定を補助するため、それぞれの標的ポリヌクレオチド(例えば、サンプル中の再構成された核酸)に、固有の配列タグを付加することを包含する。本発明の一態様によると、タグ−分子複合体を生成するため、配列タグが体細胞性の再構成された核酸分子に付加され、このような複合体の再構成核酸はそれぞれ固有の配列タグを有する。通常、このような付加は、T細胞及び/又はB細胞及び/又は無細胞系DNAを含有しているサンプルから核酸分子を抽出した後になされる。好ましくは、このような固有の配列タグは、ハミング距離などの従来の配列の距離測定法により評価される通り、可能な限り互いに大きく異なるものである。タグ分子複合体中の配列タグ間の距離を最大化することで、配列決定エラー及び増幅エラーが高率の場合でさえ、複合体の配列タグが、異なる複合体の任意のその他のタグ配列よりも、もともとのタグ配列にはるかに近いまま保持される。例えば、16−mer配列タグを利用し、かつクロノタイプのセットのそれぞれのこのようなタグが、クロノタイプのすべてのその他の配列タグから少なくとも50%の距離又は8ヌクレオチドの距離でハミング距離を有する場合、タグを別のものに変換して配列タグのミスリードを生じさせるには少なくとも8つの配列決定エラー若しくは増幅エラーが必要になる(及び誤った配列タグを備えたクロノタイプの配列リードが不適切にグループ分けされる必要がある)。一実施形態では、配列タグは、再構成された核酸分子に付加してタグ−分子複合体を生成した後に選別され、タグ−分子複合体のタグ間のハミング距離は、配列タグの全長の少なくとも25%の数値であり(すなわち、それぞれの配列タグは、少なくとも25%のヌクレオチドが、その他のすべてのタグの配列とは異なっている);別の実施形態では、このような配列タグ間のハミング距離は、配列タグの全長の少なくとも50%の数値である。
Sequence tags in clonotype analysis In one aspect, the present invention obtains and analyzes sequence data from repertoires of immune molecules such as T cell receptor (TCR) or B cell receptor (BCR) or certain fragments thereof. It aims at a method for quickly and efficiently determining a chronotype profile. The sequence data typically includes a large collection of sequence reads, ie, the base call sequence from the DNA sequencer and the associated quality score are used to analyze the immune molecule. In constructing a chronotype profile, there are really differences from sequence reads that contain errors from non-biological sources such as extraction processes, chemical techniques for sequencing, or chemical techniques for performing amplification. It is an important issue to quickly and accurately identify the reading sequence reads. Aspects of the invention provide for each target polynucleotide (eg, a reconstituted nucleic acid in a sample) to assist in determining whether the sequence reads of the complex are derived from the same original target polynucleotide. , Including adding unique sequence tags. According to one aspect of the present invention, a sequence tag is added to a somatic reconstituted nucleic acid molecule to produce a tag-molecule complex, each reconstituted nucleic acid of such a complex being a unique sequence tag. Have Usually, such addition is done after extracting nucleic acid molecules from a sample containing T cells and / or B cells and / or cell-free DNA. Preferably, such unique sequence tags are as different as possible from each other as assessed by conventional sequence distance measurement methods such as Hamming distance. By maximizing the distance between sequence tags in a tag molecule complex, the sequence tag of the complex is better than any other tag sequence in a different complex, even when sequencing and amplification errors are high. Are also retained much closer to the original tag sequence. For example, utilizing a 16-mer sequence tag and each such tag in the set of clonotypes has a Hamming distance at a distance of at least 50% or 8 nucleotides from all other sequence tags of the clonotype In some cases, converting a tag to another and causing misreading of the sequence tag requires at least 8 sequencing or amplification errors (and inappropriate chronotype sequence reads with incorrect sequence tags) Need to be grouped). In one embodiment, the sequence tag is selected after adding to the reconstituted nucleic acid molecule to produce a tag-molecule complex, and the Hamming distance between the tags of the tag-molecule complex is at least the full length of the sequence tag. A numerical value of 25% (ie, each sequence tag is at least 25% nucleotides different from the sequence of all other tags); in another embodiment, humming between such sequence tags The distance is a value that is at least 50% of the total length of the sequence tag.

一態様では、本発明は、次の工程:(a)個人から、T細胞及び/又はB細胞及び/又は無細胞系DNAを含むサンプルを得る工程;(b)サンプル中のT細胞受容体遺伝子又はイムノグロブリン遺伝子の再構成された核酸分子に配列タグを付加して、タグ−分子複合体を生成する工程(ここで、実質的にすべてのタグ−分子複合体は固有の配列タグを有する);(c)タグ−分子複合体を増幅させる工程;(d)タグ−分子複合体を配列決定する工程;並びに(e)同様の配列タグの配列リードをアライニングして、サンプル中の同じ再構成された核酸に対応する配列リードを決定する工程と、を含む。B細胞又はT細胞を含有しているサンプルは、従来法を利用して得る。配列タグを付加する工程において、好ましくは、配列タグは、固有なだけでなく、別のタグと十分異なるものでもあり、すなわち、配列決定エラー又は増幅エラーがかなり大きい場合でさえ、配列タグが別のタグに変更される尤度はゼロに近い。大抵の配列決定技術では、配列タグの付加後、タグ−分子複合体を増幅させる必要があるものの、単一分子配列決定法を利用する場合、増幅工程は任意選択になる。1分子配列決定法としては、限定するものではないが、1分子リアルタイム(SMRT)配列決定法、又はナノポア配列決定法など、例えば、米国特許第7,313,308号;同第8,153,375号;同第7,907,800号;同第7,960,116号;同第8,137,569号;並びにManrao et al,Nature Biotechnology,4(8):2685〜2693(2012)が挙げられる。   In one aspect, the present invention provides the following steps: (a) obtaining a sample comprising T cells and / or B cells and / or cell-free DNA from an individual; (b) a T cell receptor gene in the sample. Or adding a sequence tag to the reconstituted nucleic acid molecule of an immunoglobulin gene to produce a tag-molecule complex (where substantially all tag-molecule complexes have unique sequence tags) (C) amplifying the tag-molecule complex; (d) sequencing the tag-molecule complex; and (e) aligning sequence reads of similar sequence tags to re-same the same in the sample. Determining a sequence read corresponding to the constructed nucleic acid. Samples containing B cells or T cells are obtained using conventional methods. In the step of adding a sequence tag, preferably the sequence tag is not only unique but also sufficiently different from another tag, i.e. even if the sequencing or amplification error is quite large. The likelihood of being changed to a tag of is close to zero. Although most sequencing techniques require amplification of the tag-molecule complex after the addition of a sequence tag, the amplification step is optional when using single molecule sequencing methods. Single molecule sequencing methods include, but are not limited to, single molecule real time (SMRT) sequencing, or nanopore sequencing, such as US Pat. No. 7,313,308; No. 375; No. 7,907,800; No. 7,960,116; No. 8,137,569; and Manrao et al, Nature Biotechnology, 4 (8): 2685-2893 (2012). Can be mentioned.

別の態様では、本発明は、固有の配列タグをカウントすることにより、サンプル中のリンパ細胞数を求める方法を包含する。配列タグを用いずとも、TCRβ又はIgH遺伝子のクロノタイプ、特に、V(D)J領域を含むクロノタイプにより、リンパ細胞及びそのクローンに固有のマーカーを提供する。再構成された核酸がゲノムDNAから得られる場合、サンプル中のリンパ細胞数は、配列決定後にカウントされる固有のクロノタイプの数により評価することもできる。このアプローチは、同じクロノタイプに関連する同一のリンパ細胞の実質的にクローン性の集団が存在する場合は常に(あるいは、再構成された核酸がサンプルのmRNAから得られ、かつそれぞれの配列のクオリティが発現率並びに細胞数を反映し得る又はこれらに応じる場合)、破綻する。配列タグの使用により、この問題(short coming)は克服され、かつ特に、リンパ腫又は白血病などの様々なリンパ性疾患に罹患している患者においてリンパ細胞を計数するのに特に有用である。本発明の一態様によると、配列タグを使用して、白血病などの多量のクローンが存在するかどうかに関係なくサンプル中のリンパ細胞の絶対数を得ることもできる。このような方法は、工程:(a)個人からリンパ球を含むサンプルを得る工程;(b)T細胞受容体遺伝子又はリンパ球のイムノグロブリン遺伝子の再構成された核酸分子に配列タグを付加して、タグ−分子複合体を生成する工程(ここで、実質的にすべての分子のタグ−分子複合体は固有の配列タグを有する);(c)タグ−分子複合体を増幅させる工程;(d)タグ−分子複合体を配列決定する工程;並びに(e)異なる配列タグの数を計数して、サンプル中のリンパ球の数を決定する工程、により実施することもできる。いくつかの実施形態では、再構成された核酸分子はゲノムDNAに由来する。   In another aspect, the invention includes a method for determining the number of lymphocytes in a sample by counting unique sequence tags. Without using sequence tags, the clonotype of the TCRβ or IgH gene, particularly the clonotype containing the V (D) J region, provides a unique marker for lymphocytes and their clones. If the reconstituted nucleic acid is obtained from genomic DNA, the number of lymphocytes in the sample can also be assessed by the number of unique clonotypes counted after sequencing. This approach is used whenever there is a substantially clonal population of identical lymphocytes associated with the same clonotype (or the reconstituted nucleic acid is derived from the sample mRNA and the quality of each sequence is May reflect the expression rate as well as the number of cells, or will respond). The use of sequence tags overcomes this short coming and is particularly useful for counting lymphocytes in patients suffering from various lymphatic diseases such as lymphoma or leukemia. According to one aspect of the invention, sequence tags can also be used to obtain the absolute number of lymphocytes in a sample regardless of whether a large number of clones such as leukemia are present. Such a method comprises the steps of: (a) obtaining a sample containing lymphocytes from an individual; (b) adding a sequence tag to the reconstructed nucleic acid molecule of the T cell receptor gene or immunoglobulin gene of the lymphocyte. Generating a tag-molecule complex (wherein tag-molecule complexes of substantially all molecules have unique sequence tags); (c) amplifying the tag-molecule complex; d) sequencing the tag-molecule complex; and (e) counting the number of different sequence tags to determine the number of lymphocytes in the sample. In some embodiments, the reconstituted nucleic acid molecule is derived from genomic DNA.

本発明の一実施形態では、配列タグは、例えば、Brennerら、米国特許第5,846,719号;Brennerら、米国特許第7,537,897号;Macevicz、国際公開第WO 2005/111242号などに開示されるものなどの、サンプリングによる標識により、サンプルの再構成された核酸分子に付加される;これらの文献は参照により本願に援用される。サンプリングによるラベリングでは、標識される(すなわち固有のタグを付加される)一群のポリヌクレオチドを、より多量のサンプル配列タグ群に対し使用する(付加、結合、又は同様の方法による)。すなわち、ポリヌクレオチド集団がKメンバーを有し(同じポリヌクレオチドの複製を含む)、配列タグ集団がNメンバーを含む場合、N>>Kになる。一実施形態では、本発明で使用する配列タグ集団の大きさは、サンプル中のクロノタイプ集団の大きさの少なくとも10倍である;別の実施形態では、本発明で使用する配列タグ集団の大きさは、サンプル中のクロノタイプ集団の大きさの少なくとも100倍である;別の実施形態では、本発明で使用する配列タグ集団の大きさは、サンプル中のクロノタイプ集団の大きさの少なくとも1000倍である。他の実施形態では、配列タグ群の大きさは、クロノタイプを配列タグ群と組み合わせたときに、例えば、ライゲーション反応、又は増幅反応などといった、付加する反応において組み合わせたときには常に、サンプル中の実質的にすべてのクロノタイプが固有の配列タグを有するように、選択される。いくつかの実施形態では、実質的にすべてのクロノタイプは、このようなクロノタイプのうち少なくとも90%が固有の配列タグを有し得ることを意味する;他の実施形態では、実質的にすべてのクロノタイプは、このようなクロノタイプのうち少なくとも99%が固有の配列タグを有し得ることを意味する;他の実施形態では、実質的にすべてのクロノタイプは、このようなクロノタイプのうち少なくとも99.9%が固有の配列タグを有し得ることを意味する。多くの組織サンプル又は生検において、T細胞又はB細胞の数は、最大又は約1×10個である;したがって、このようなサンプルを用いる本発明のいくつかの実施形態では、サンプリングによる標識において用いられる固有の配列タグ数は、少なくとも10個であり、又は他の実施形態では少なくとも10個である。 In one embodiment of the present invention, the sequence tag is, for example, Brenner et al., US Pat. No. 5,846,719; Brenner et al., US Pat. No. 7,537,897; Macevicz, International Publication No. WO 2005/111242. Are added to the reconstituted nucleic acid molecule of the sample by labeling by sampling, such as those disclosed in; and the like; these references are incorporated herein by reference. For sampling by labeling, a group of polynucleotides that are labeled (ie, appended with a unique tag) are used (by addition, binding, or similar methods) to a larger group of sample sequence tags. That is, if the polynucleotide population has K members (including duplicates of the same polynucleotide) and the sequence tag population includes N members, then N >> K. In one embodiment, the size of the sequence tag population used in the present invention is at least 10 times the size of the clonotype population in the sample; in another embodiment, the size of the sequence tag population used in the present invention. Is at least 100 times the size of the clonotype population in the sample; in another embodiment, the size of the sequence tag population used in the present invention is at least 1000 times the size of the clonotype population in the sample. Is double. In other embodiments, the size of the sequence tag group is such that when the clonotype is combined with the sequence tag group, whenever it is combined in an additional reaction, such as, for example, a ligation reaction or an amplification reaction, In general, all clonotypes are selected to have a unique sequence tag. In some embodiments, substantially all chronotypes mean that at least 90% of such chronotypes may have unique sequence tags; in other embodiments, substantially all Means that at least 99% of such chronotypes may have unique sequence tags; in other embodiments, substantially all chronotypes of such chronotypes This means that at least 99.9% may have a unique sequence tag. In many tissue samples or biopsies, the number of T cells or B cells is up to or about 1 × 10 6 ; thus, in some embodiments of the invention using such samples, labeling by sampling The number of unique sequence tags used in is at least 10 8 , or in other embodiments at least 10 9 .

このような実施形態では、最大で1×10個のクロノタイプがサンプリングにより標識され、全4つのヌクレオチド前駆体混合物を、合成反応のそれぞれの付加工程において反応させることによるコンビナトリアルな合成により、配列タグの大型のセットが効率的に生成され得る(例えば、参照により援用されるChurch,米国特許第5,149,625号に開示されている)。その結果、配列タグのセットは構造「N...N」を有するようになり、ここで、それぞれのNi=A、C、G又はTであり、かつkはタグ中のヌクレオチド数である。このようなコンビナトリアルな合成により作製される配列タグセット中の配列タグ数は4個である。したがって、サンプリングによる標識により10個の分子集団に配列タグを付加するには、kが少なくとも14である、又はkが約14〜18の範囲である配列タグセットが適当である。上記構造を有する配列タグセットは、本発明の方法を実施する間、差異又はエラーを導入し得る数多くの配列を含む。例えば、上記のコンビナトリアルに合成した配列タグセットには、ホモポリマー断片を含む数多くのメンバータグが包含され、この場合、合成時解読法(sequencing-by-synthesis)などのいくつかの配列決定アプローチでは、ある程度の長さを超えると正確に測定することが難しくなる。したがって、本発明は、配列決定などの特定の方法の工程について効率的な構造を有するコンビナトリアルに合成した配列タグを含む。例えば、天然の4種のヌクレオチドを、コンビナトリアルな合成において代替的に使用されるばらばらのサブセットに分割して、合成時解読に効率のよいいくつかの配列タグ構造を作製することにより、ホモポリマーが所定の長さを超えることを防ぐことができる。例えば、zをA又はCのいずれかにして、xをG又はTのいずれかにすることで、
[(z)(z)...(z)][(x)(x)...(x)]...が得られ、
ここで、i及びjは同じであっても異なっていてもよく、任意のホモポリマー断片の大きさを制限するよう選択される。一実施形態では、i及びjは1〜6の範囲である。このような実施形態では、配列タグは、12〜36ヌクレオチドの範囲の長さを有してよく;並びに、その他の実施形態では、このような配列タグは、12〜24ヌクレオチドの範囲の長さを有してよい。他の実施形態では、その他のヌクレオチドをペアとして使用することもでき、例えば、zをA又はTとし、かつxをG又はCとすることができ;あるいはzをA又はGとし、かつxをT又はCとすることができる。あるいは、z’を4つの天然のヌクレオチドのうち3つの組み合わせとし、x’をz’以外のいずれかのヌクレオチドにする(例えば、z’をA、C又はGとすると、x’はTになる)。これにより、次の通りの配列タグ構造が与えられる:
[(z’)(z’)...(z’)]x’[(z’)(z’)...(z’)]x’...
ここで、iは上記の通り選択され、かつx’の出現は、中断部分として提供され、任意の望ましくないホモポリマーが終結させられる。
In such an embodiment, up to 1 × 10 6 clonotypes are labeled by sampling and the sequence is obtained by combinatorial synthesis by reacting all four nucleotide precursor mixtures in each addition step of the synthesis reaction. Large sets of tags can be generated efficiently (eg, as disclosed in Church, US Pat. No. 5,149,625, incorporated by reference). As a result, the set of sequence tags will have the structure “N 1 N 2 ... N k ”, where each Ni = A, C, G, or T, and k is the nucleotide in the tag Is a number. The number of sequence tags in the sequence tag set produced by such combinatorial synthesis is 4 k . Thus, to add a sequence tag to a population of 10 6 molecules by labeling by sampling, a sequence tag set in which k is at least 14 or k is in the range of about 14-18 is suitable. A sequence tag set having the above structure comprises a number of sequences that can introduce differences or errors during the performance of the method of the invention. For example, the combinatorially synthesized sequence tag set includes a number of member tags, including homopolymer fragments, in which case some sequencing approaches such as sequencing-by-synthesis If it exceeds a certain length, it becomes difficult to measure accurately. Thus, the present invention includes combinatorially synthesized sequence tags that have an efficient structure for certain method steps such as sequencing. For example, by splitting the four naturally occurring nucleotides into discrete subsets that are alternatively used in combinatorial synthesis to create several sequence tag structures that are efficient for synthesis decoding, homopolymers It is possible to prevent the predetermined length from being exceeded. For example, by setting z to either A or C and x to either G or T,
[(Z) 1 (z) 2 . . . (Z) i ] [(x) 1 (x) 2 . . . (X) j ]. . . Is obtained,
Here, i and j may be the same or different and are selected to limit the size of any homopolymer fragment. In one embodiment, i and j are in the range of 1-6. In such embodiments, sequence tags may have a length in the range of 12-36 nucleotides; and in other embodiments, such sequence tags have a length in the range of 12-24 nucleotides. May be included. In other embodiments, other nucleotides can be used as pairs, for example, z can be A or T and x can be G or C; or z can be A or G and x can be It can be T or C. Alternatively, if z ′ is a combination of three of the four natural nucleotides and x ′ is any nucleotide other than z ′ (eg, z ′ is A, C or G, then x ′ becomes T ). This gives the following sequence tag structure:
[(Z ′) 1 (z ′) 2 . . . (Z ′) i ] x ′ [(z ′) 1 (z ′) 2 . . . (Z ′) i ] x ′. . .
Where i is selected as described above, and the occurrence of x ′ is provided as a break, terminating any undesirable homopolymer.

更なる配列タグ
本発明は、ゲノムDNA断片などの核酸を、増幅及び配列決定より前に、「モザイクタグ」を含み得る固有の配列タグにより標識する方法を用いるものである。このような配列タグは、増幅エラー及び配列決定エラーを識別するのに有用である。モザイクタグは、従来の完全にランダムな配列タグにより生じ得る不適切なアニーリング、プライミング、又はヘアピン形成などに起因するアーティファクトの配列決定及び増幅を最小限に抑える。一態様では、モザイクタグは、交互する定常領域及び可変領域を含む配列タグであり、それぞれの定常領域は、モザイクタグにおいて位置を有し、ヌクレオチドの所定の配列を含み、それぞれの可変領域は、モザイクタグにおいて位置を有し、ランダムに選択されたヌクレオチドを所定の数含む。例示目的で、22−merモザイクタグ(配列番号:1)は、以下の形態を有し得る:
Additional Sequence Tags The present invention uses a method of labeling nucleic acids, such as genomic DNA fragments, with a unique sequence tag that can include a “mosaic tag” prior to amplification and sequencing. Such sequence tags are useful for identifying amplification errors and sequencing errors. Mosaic tags minimize the sequencing and amplification of artifacts due to inappropriate annealing, priming, or hairpin formation, etc. that can be caused by conventional fully random sequence tags. In one aspect, the mosaic tag is a sequence tag comprising alternating constant and variable regions, each constant region having a position in the mosaic tag and comprising a predetermined sequence of nucleotides, each variable region comprising: It has a position in the mosaic tag and contains a predetermined number of randomly selected nucleotides. For illustration purposes, the 22-mer mosaic tag (SEQ ID NO: 1) may have the following form:

Figure 0006383789
Figure 0006383789

領域位置
この場合、定常領域及び可変領域が合わせて9つあり、可変領域(二重下線を付しているヌクレオチド)としては領域1(ヌクレオチド1〜3)、3(ヌクレオチド9)、5(ヌクレオチド12〜14)、7(ヌクレオチド18〜19)及び9(ヌクレオチド21〜22)を備え、定常領域としては領域2(ヌクレオチド4〜8)、4(ヌクレオチド10〜11)、6(ヌクレオチド15〜17)、及び8(ヌクレオチド20)を備えている。Nは、A、C、G又はTのセットからランダムに選択されたヌクレオチドを表し、したがって、本例のモザイクタグの数は、411=4,194,304タグとなる。bは、記載の位置に所定のヌクレオチドを表す。いくつかの実施形態では、bの配列、「***bbbbbb***bbb****」は、サンプルを構成する生命体のゲノムに対し完全一致を有する尤度を最小限に抑えるよう選択される。
Region position In this case, there are a total of nine constant regions and variable regions. As variable regions (nucleotides with double underlining), regions 1 (nucleotides 1 to 3), 3 (nucleotides 9) and 5 (nucleotides) 12-14), 7 (nucleotides 18-19) and 9 (nucleotides 21-22), and the constant regions are regions 2 (nucleotides 4-8), 4 (nucleotides 10-11), 6 (nucleotides 15-17) ), And 8 (nucleotide 20). N represents a randomly selected nucleotide from the set of A, C, G, or T, so the number of mosaic tags in this example is 4 11 = 4,194,304 tags. b represents a predetermined nucleotide at the described position. In some embodiments, the sequence of b, "*** bbbb * bb *** bbb ** b ** ", compared the genome of the organism which constitutes the sample to minimize the likelihood of having an exact match Selected to suppress.

本発明の方法の具体的な実施形態のモザイクタグに関し、一態様では、同じ位置のすべての定常領域は同じ長さを有し、かつ同じ位置のすべての可変領域は同じ長さを有する。これにより、一般的な化学反応及び装置を用い、部分的にコンビナトリアルな合成を利用して、モザイクタグを合成できる。   With respect to the mosaic tag of a specific embodiment of the method of the present invention, in one aspect, all constant regions at the same location have the same length, and all variable regions at the same location have the same length. Thereby, it is possible to synthesize a mosaic tag using a general chemical reaction and apparatus and utilizing partially combinatorial synthesis.

一態様では、モザイクタグはヌクレオチドを10〜100塩基含み、又はヌクレオチドを12〜80塩基含み、又はヌクレオチドを15〜60塩基含む。いくつかの実施形態では、モザイクタグは、ランダムにヌクレオチドが選択されたヌクレオチド部分を少なくとも8塩基含み;他の実施形態では、モザイクタグは少なくとも15塩基の長さのヌクレオチドであり、ヌクレオチド部分のうち少なくとも12塩基はランダムにヌクレオチドが選択されている。別の態様では、モザイクタグには可変領域が存在せず、長さはヌクレオチド7塩基よりも長い。   In one aspect, the mosaic tag comprises 10 to 100 nucleotides, or 12 to 80 nucleotides, or 15 to 60 nucleotides. In some embodiments, the mosaic tag comprises at least 8 nucleotide portions of randomly selected nucleotides; in other embodiments, the mosaic tag is at least 15 bases long nucleotides, of the nucleotide portion Nucleotides are randomly selected for at least 12 bases. In another embodiment, the mosaic tag has no variable region and is longer than 7 nucleotides in length.

別の態様では、モザイクタグを以下の工程:(i)サンプル中の核酸からDNAテンプレートを調製する工程と;(ii)DNAテンプレートをサンプリングして、多重タグ−テンプレート複合体を形成させることにより標識する工程と、ここで、タグ−テンプレート複合体の実質的にすべてのDNAテンプレートは、交互する定常領域及び可変領域を含む固有のモザイクタグを有し、それぞれの定常領域は、所定の配列のモザイクタグにおける位置と、1〜10塩基の長さでヌクレオチドとを有し、かつそれぞれの可変領域は、モザイクタグにおける位置と、1〜10塩基の長さでランダムに選択されたヌクレオチドとを有し、同じ位置の定常領域は同じ長さを有し、かつ同じ位置の可変領域は同じ長さを有する;(iii)タグ−テンプレート複合体の多重度を増幅させる工程と;(iv)増幅させたそれぞれのタグ−テンプレート複合体の配列リードを複数生成する工程と;(v)同一のモザイクタグを有するそれぞれの複数の配列リードのそれぞれのヌクレオチド位置にて、一致するヌクレオチドを決定することによりそれぞれの核酸のヌクレオチド配列を決定する工程;で使用することもできる。別の態様では、モザイクタグを以下の工程:(a)サンプル中の核酸から一本鎖核酸DNAテンプレートを調製する工程;(b)一本鎖核酸DNAテンプレートをサンプリングしてタグ−テンプレート複合体を形成させることにより標識する工程、ここで、タグ−テンプレート複合体の実質的にすべての一本鎖核酸DNAテンプレートは、少なくとも15塩基の長さのヌクレオチドを有し、かつ次の形態:
[(N...NKj)(b...bLj)]
を有する固有の配列タグ(すなわち、モザイクタグ)を有し、ここで、i=1、2、...KであるそれぞれのNは、A、C、G及びTからなる群からランダムに選択されたヌクレオチドであり;Kは1〜10の範囲の整数であり、それぞれのjはM以下であり(すなわち、領域N...NKjは可変領域である);i=1、2、...Lであるそれぞれのbはヌクレオチドであり;Lは1〜10の範囲の整数であり、それぞれのjはM以下であり、すべての配列タグ(i)はすべてのjについて同じKjを有し、かつ(ii)すべてのjについて同じ配列b...bLjを有し(すなわち、領域b...bLjは定常領域である);かつMは2以上の整数である;(c)タグ−テンプレート複合体を増幅させる工程;(d)増幅させたそれぞれのタグ−テンプレート複合体の配列リードを複数生成する工程;(e)同一の配列タグを有する複数の配列リードのそれぞれの核酸位置において一致するヌクレオチドを決定することによりそれぞれの核酸のヌクレオチド配列を決定する工程、で使用することもできる。いくつかの実施形態では複数の配列リードは少なくとも10個あり;他の実施形態では、複数の配列リードは少なくとも10個あり;更に他の実施形態では、複数の配列リードは少なくとも10個ある。いくつかの実施形態では、上記の配列タグの全長は、ヌクレオチド15塩基〜80塩基の範囲である。
In another embodiment, the mosaic tag is labeled by the following steps: (i) preparing a DNA template from the nucleic acid in the sample; (ii) sampling the DNA template to form a multiple tag-template complex. Wherein substantially all DNA templates of the tag-template complex have a unique mosaic tag comprising alternating constant and variable regions, each constant region having a predetermined sequence of mosaics. The position in the tag has nucleotides with a length of 1 to 10 bases, and each variable region has a position in the mosaic tag and a randomly selected nucleotide with a length of 1 to 10 bases , Constant regions at the same position have the same length, and variable regions at the same position have the same length; (iii) tag-temp (Iv) generating a plurality of sequence reads of each amplified tag-template complex; (v) a plurality of sequences having the same mosaic tag; Determining the nucleotide sequence of each nucleic acid by determining the matching nucleotide at each nucleotide position of the lead. In another embodiment, the mosaic tag comprises the following steps: (a) preparing a single stranded nucleic acid DNA template from the nucleic acid in the sample; (b) sampling the single stranded nucleic acid DNA template to form a tag-template complex. Labeling by forming, wherein substantially all of the single-stranded nucleic acid DNA template of the tag-template complex has a nucleotide length of at least 15 bases and has the following form:
[(N 1 N 2 ... N Kj ) (b 1 b 2 ... B Lj )] M
With a unique sequence tag (ie, mosaic tag), where i = 1, 2,. . . K j the respective N i is the, A, C, a nucleotide that is randomly selected from the group consisting of G and T; K j is an integer ranging from 1 to 10, each j is below M Yes (ie, region N 1 N 2 ... N Kj is a variable region); i = 1, 2,. . . Each b 1 that is L j is a nucleotide; L j is an integer in the range of 1-10, each j is less than or equal to M, and all sequence tags (i) have the same Kj for all j And (ii) the same array b 1 b 2 . . . has a b Lj (i.e., the area b 1 b 2 ... b Lj is constant region); and M is an integer greater than or equal to 2; (c) the tag - step of amplifying the template complex; (d (B) generating a plurality of sequence reads of each amplified tag-template complex; (e) determining each corresponding nucleic acid by determining the corresponding nucleotide at each nucleic acid position of the plurality of sequence reads having the same sequence tag. Can be used in the step of determining the nucleotide sequence. In some embodiments, there are at least 10 4 sequence reads; in other embodiments, there are at least 10 5 sequence reads; in still other embodiments, at least 10 6 sequence reads. is there. In some embodiments, the total length of the sequence tag ranges from 15 bases to 80 bases.

配列タグの付加
様々な異なる付加反応を利用して、上記のものに加え、サンプル中の実質的にすべてのクロノタイプに対し、固有のタグを付加することができる。配列タグを再構成核酸に付加するため、本発明の常軌(routine)改変には、例えば、マイクロアレイ法又はゲノム配列決定法においてサンプルの複雑さを低減するためのものなどの、サンプル核酸のサブセットを捕捉する多くの手法を使用することができる。以降の操作のため、配列タグの付加、配列決定、及び同様の方法など、標的とする核酸の様々なセットを捕捉させる手法の例としては、Willisら、米国特許第7,700,323号;Jonesら、米国特許出願公開第2005/0142577号;Gullbergら、米国特許出願公開第2005/0037356号;Porrecaら、Nature Methods,4(11):931〜936(2007);Turner et al,Nature Methods,6(5):315〜316(2009);Church,米国特許第5,149,625号;及びMacevicz,米国特許第8,137,936号が挙げられる。
Addition of Sequence Tags A variety of different addition reactions can be used to add unique tags to virtually all clonotypes in a sample in addition to the above. In order to add a sequence tag to the reconstituted nucleic acid, the routine modifications of the present invention include a subset of sample nucleic acids, eg, to reduce sample complexity in microarray or genomic sequencing methods. Many techniques for capturing can be used. Examples of techniques for capturing various sets of targeted nucleic acids, including sequence tag addition, sequencing, and similar methods for subsequent manipulations include Willis et al., US Pat. No. 7,700,323; Jones et al., US Patent Application Publication No. 2005/0142577; Gullberg et al., US Patent Application Publication No. 2005/0037356; Porreca et al., Nature Methods, 4 (11): 931-936 (2007); Turner et al, Nature Methods. 6 (5): 315-316 (2009); Church, US Pat. No. 5,149,625; and Macevicz, US Pat. No. 8,137,936.

一実施形態では、このような付加は、再構成された核酸分子(同様にして、クロノタイプ配列を含むもの)を含有しているサンプルを、配列タグ群又は配列タグのライブラリと組み合わせて、2群の分子をランダムに合わせかつ会合又は結合(例えば、共有結合)させることで成すことができる。例えば、このようなランダムな組み合わせは、タグを含有しているプライマーを標的核酸にアニーリングさせ、伸長させる、又はタグを含有しているアダプターを標的核酸の末端にライゲーションさせる生体分子反応において生じ得る。いくつかの実施形態では、タグを付加する方法は、DNA配列決定法のアプローチにある程度依存し得る。例えば、454社の配列決定法などの比較的長く正確な配列リードを生成する配列決定法において、例えば、Freeman et al,Genome Research,19:1817〜1824(2009)に開示される5’−RACEなどの従来法を用い、再構成核酸を含むmRNAからcDNAライブラリを作製した後、配列−タグを含有しているアダプターを一端又は両端にライゲーションさせることにより、配列タグを付加することができる。他の実施形態では、比較的短く誤りが生じやすい配列リードを生成する「Illumina」社の配列決定又は「Ion Torrent」配列決定などの配列決定法を使用するとき、配列決定するアンプリコンが、その手法により生成される配列リードによりカバーされる長さを有するよう更なる工程が必要とされる場合もある。このようなタグを付加する反応において、クロノタイプの配列は直鎖一本鎖又は二本鎖ポリヌクレオチドを含み、配列タグは、PCRプライマーなどの増幅プライマー、ライゲーションアダプター、環状化可能なプローブ、プラスミド、又は均等物などの試薬により輸送することができる。配列タグ群の輸送を可能にするいくつかのこのような試薬はMacevicz,米国特許第8,137,936号;Faham et al,米国特許第7,862,999号;Landegren et al,米国特許第8,053,188号;Unrau and Deugau,Gene,145:163〜169(1994);並びにChurch,米国特許第5,149,625号に開示されており、これらは参照により本願に援用される。   In one embodiment, such addition involves combining a sample containing a reconstituted nucleic acid molecule (also containing a clonotype sequence) with a group of sequence tags or a library of sequence tags. Groups of molecules can be randomly combined and associated or bound (eg, covalently bonded). For example, such a random combination can occur in a biomolecular reaction that anneals and extends a tag-containing primer to a target nucleic acid, or ligates an adapter containing a tag to the end of a target nucleic acid. In some embodiments, the method of adding a tag may depend to some extent on the DNA sequencing approach. For example, in sequencing methods that generate relatively long and accurate sequence reads, such as the 454 sequencing method, see, for example, 5′-RACE disclosed in Freeman et al, Genome Research, 19: 1817-1824 (2009). The sequence tag can be added by ligating an adapter containing a sequence-tag to one end or both ends after preparing a cDNA library from mRNA containing the reconstructed nucleic acid using a conventional method such as. In other embodiments, when using sequencing methods such as “Illumina” sequencing or “Ion Torrent” sequencing that produces relatively short and error-prone sequence reads, Additional steps may be required to have a length covered by the sequence reads generated by the technique. In such a tag addition reaction, the clonotype sequence includes a linear single-stranded or double-stranded polynucleotide, and the sequence tag includes an amplification primer such as a PCR primer, a ligation adapter, a circularizable probe, and a plasmid. Or can be transported by a reagent such as an equivalent. Some such reagents that allow for transport of sequence tags are Macevicz, US Pat. No. 8,137,936; Faham et al, US Pat. No. 7,862,999; Landegren et al, US Pat. 8, 053, 188; Unrau and Deugau, Gene, 145: 163-169 (1994); and Church, US Pat. No. 5,149,625, which are hereby incorporated by reference.

図2A及び2Bは、PCRを含む付加反応を例示する。配列タグ群(Τ、T、T...T、Tj+i...T、Tk+1...Tn−1、T)がプライマー(2100)に組み込まれる。配列タグ群は、再構成された核酸分子(2102)よりも十分大きなサイズを有する。配列タグは、核酸分子に対しプライマーをアニーリングさせること、及びPCRの第1サイクルにおいてDNAポリメラーゼによりプライマーを伸長させることにより再構成された核酸分子に付加される。図は、再構成された核酸分子の選別方法を示し、すなわち、共通のプライマー結合領域(2104)、例えばV領域(2108)をもとに、配列タグの全集団のうちの小画分を、ランダムにプライマーにアニーリングさせることによる方法例を示す。プライマー(したがって配列タグ)は、再構成された核酸配列分子に対し無作為に合わせられることから、同じ配列タグが異なる核酸分子に付加される可能性が僅かに存在するものの、配列タグ群が本明細書で教示される通りに大きいものである場合、この可能性は、無視可能な程度にまで小さくなり、実質的にすべての核酸分子に固有の配列タグが付加されることになる。順方向及び逆方向プライマー対の、その他のプライマー(2106)は、C領域(2110)にアニーリングし、複数回のアニーリング、伸長、及び融解サイクル後にアンプリコン(2112)が形成され、これらのサイクルにより、群のクロノタイプ(2102)を含むV(D)J領域に固有の配列タグが付加される。すなわち、アンプリコン(2112)は、付加反応由来のタグ−分子複合体を含む。 2A and 2B illustrate an addition reaction involving PCR. Sequence tag group (Τ 1, T 2, T 3 ... T j, T j + i ... T k, T k + 1 ... T n-1, T n) are incorporated into primer (2100). The sequence tag group has a size sufficiently larger than the reconstructed nucleic acid molecule (2102). The sequence tag is added to the reconstituted nucleic acid molecule by annealing the primer to the nucleic acid molecule and extending the primer with DNA polymerase in the first cycle of PCR. The figure shows a method for sorting the reconstituted nucleic acid molecules, ie, based on a common primer binding region (2104), eg, V region (2108), a small fraction of the total population of sequence tags, The example of the method by annealing a primer at random is shown. Primers (and thus sequence tags) are randomly matched to the reconstructed nucleic acid sequence molecule, so there is a slight possibility that the same sequence tag will be added to different nucleic acid molecules, but the sequence tag group If as large as taught in the specification, this possibility is reduced to a negligible extent, and substantially every nucleic acid molecule has a unique sequence tag added. The other primer (2106) of the forward and reverse primer pairs anneals to the C region (2110), forming an amplicon (2112) after multiple annealing, extension, and melting cycles, , A unique sequence tag is added to the V (D) J region containing the group of chronotypes (2102). That is, the amplicon (2112) contains a tag-molecule complex derived from an addition reaction.

図2C及び2Dは、サンプル中のそれぞれの又は実質的に異なる再構成核酸に一対の配列タグを付加する方法を例示する。図2A及び2Bの方法と同じくして、配列タグ(Τ、T、T...T、Tj+i...T、Tk+1...Tn−1、T)を輸送するプライマー(2200)を下流プライマーとして使用し、更に、共通のプライマー(2106)を配列タグ(Tm、Tm+1、Tm+2...Tq、Tq+1、Tq+2、...Tr、Tr+1、Tr+2、...Ts、Ts+1、Ts+2、...)を輸送するプライマー(2206)に置き換え上流プライマーとして使用する。下流のプライマーセット同様、上流プライマー(2206)により輸送される異なる配列タグの数は、増幅後に実質的にすべての再構成された核酸(2202)が固有のタグを有するよう、再構成された核酸分子(2202)の数と比較して大きくしてもよい。いくつかの実施形態では、プライマー(2206)及び(2200)におけるそれぞれの配列タグのセットは、図2A及び2Bの実施形態における配列タグのセットほど大きくする必要はない。異なる再構成核酸が配列タグ対により固有に標識されることから、異なる再構成核酸が対のうちの1つの配列タグを共有する場合にも、単一の再構成された核酸を標識する配列タグ対の実質的な固有性は損なわれない。したがって、図2C及び2Dの実施形態において、それぞれのプライマーセット(2200)及び(2206)の配列タグは、プライマーセット(2100)の配列タグよりも種類が少ない。例えば、ランダム配列タグを利用し、かつプライマー(2100)に16−mer配列タグを含有させる場合、プライマー(2200)及び(2206)にはそれぞれ8−merの配列タグを含有させて、配列タグの総合的な多様性を同程度にすることができる。あるいは、図2C及び2Dの実施形態は、図2A及び2Bと同様に実施する。プライマーを核酸分子にアニーリングさせ、かつPCRの第1サイクルにおいてDNAポリメラーゼによりプライマーを伸長させることにより、再構成された核酸分子に配列タグが付加される。上記の通り、図2Cは、再構成された核酸分子の選別方法を示し、すなわち、共通のプライマー結合部位(2204)及び(2205)、例えばそれぞれV領域(2208)及びC領域(2210)をもとに、配列タグ対の全集団のうちの小画分を、ランダムにプライマーにアニーリングさせることによる方法例を示す。プライマー(したがって配列タグ)は再構成された核酸配列分子に無作為に合わせられることから、同じ配列タグ対が異なる核酸分子に付加される可能性が僅かに存在するものの、配列タグ群が本明細書で教示される通りに大きいものである場合、この可能性は、無視可能な程度にまで小さくなり、実質的にすべての再構成された核酸分子に固有の配列タグが付加されることになる。複数回のアニーリング、伸長、及び融解サイクルの後アンプリコン(2212)が形成され、これらのサイクルにより、群のクロノタイプ(2202)を含むV(D)J領域に固有の配列タグが付加される。すなわち、アンプリコン(2212)は、付加反応に由来するタグ−分子複合体を含む。 2C and 2D illustrate a method of adding a pair of sequence tags to each or substantially different reconstituted nucleic acid in a sample. Similar to the method of FIGS. 2A and 2B, the sequence tags (Τ 1 , T 2 , T 3 ... T j , T j + i ... T k , T k + 1 ... T n−1 , T n ) The transporting primer (2200) is used as a downstream primer, and the common primer (2106) is further used as a sequence tag (Tm, Tm + 1, Tm + 2 ... Tq, Tq + 1, Tq + 2, ... Tr, Tr + 1, Tr + 2, ...). .) (Ts, Ts + 1, Ts + 2,...) Are used as upstream primers. As with the downstream primer set, the number of different sequence tags transported by the upstream primer (2206) is such that the nucleic acid reconstituted so that substantially all reconstituted nucleic acid (2202) has a unique tag after amplification. It may be larger than the number of molecules (2202). In some embodiments, the respective set of sequence tags in primers (2206) and (2200) need not be as large as the set of sequence tags in the embodiment of FIGS. 2A and 2B. Sequence tags that label a single reconstituted nucleic acid even when different reconstituted nucleic acids share one sequence tag of the pair, since different reconstituted nucleic acids are uniquely labeled by the sequence tag pair The substantial uniqueness of the pair is not impaired. Thus, in the embodiment of FIGS. 2C and 2D, each primer set (2200) and (2206) has fewer types of sequence tags than the primer set (2100). For example, when a random sequence tag is used and a primer (2100) contains a 16-mer sequence tag, the primers (2200) and (2206) each contain an 8-mer sequence tag, and the sequence tag The overall diversity can be made comparable. Alternatively, the embodiment of FIGS. 2C and 2D is implemented similarly to FIGS. 2A and 2B. A sequence tag is added to the reconstituted nucleic acid molecule by annealing the primer to the nucleic acid molecule and extending the primer with DNA polymerase in the first cycle of PCR. As described above, FIG. 2C shows a method for sorting the reconstituted nucleic acid molecules, ie, having common primer binding sites (2204) and (2205), eg, V region (2208) and C region (2210), respectively. And an example of a method by annealing a small fraction of the entire population of sequence tag pairs to a primer at random. Since primers (and thus sequence tags) are randomly matched to the reconstituted nucleic acid sequence molecule, there is a slight possibility that the same sequence tag pair will be added to different nucleic acid molecules, but the sequence tag group is here If as large as taught in the document, this possibility is reduced to a negligible extent and a unique sequence tag is added to virtually all reconstituted nucleic acid molecules. . After multiple annealing, extension, and melting cycles, an amplicon (2212) is formed, which adds a unique sequence tag to the V (D) J region containing the group clonotype (2202). . That is, the amplicon (2212) contains a tag-molecule complex derived from the addition reaction.

いくつかの実施形態では、例えば、Porreca et al(上掲);Willis et al(上掲);又は同様の参照文献により開示される技術的な常軌改変により、配列タグを捕捉し、かつ所望の再構成された核酸に付加するために、環状化可能なプローブを使用することができる。図2E及び2Fに示す通り、次の構成要素:上流の標的結合断片(2304);5’−リン酸化末端(2305)を有する下流の標的結合断片(2306);配列タグ(2310);第2の共通のプライマー結合部位(2314);任意選択的な切断部位(2308);及び第1の共通のプライマー結合部位(2312)を含む環状化可能なプローブ(2302)が提供される。アニーリング条件下で、環状化可能なプローブ(2302)を、標的ポリヌクレオチド(例えば、一般的な手法によりmRNAから調製された一本鎖又は二本鎖cDNAなどであってよい)を含有しているサンプル(2300)を含む反応混合物と組み合わせる。図示する通り、標的ポリヌクレオチドは、IgH又はTCRβ鎖をコードしている再構成された核酸のV、NDN、J及びC領域を含む。いくつかの実施形態では、上流及び下流の標的結合断片(2304)及び(2306)の配列は、それぞれ、標的ポリヌクレオチドのVDJ領域の部分にまたがるよう選択される。環状化可能なプローブ(2302)及び標的ポリヌクレオチド(2300)は、上流及び下流の標的結合断片(2304及び2306)のアニーリングにより、反応混合物中で複合体(2330)を形成する。DNAポリメラーゼ及びdNTPの存在下で、上流の標的結合断片(2304)を、標的ポリヌクレオチドのVDJ領域の部分を複製している(及びそれにより捕捉している)下流の標的結合断片(2306)まで伸長(2340)させる。伸長させた、上流の標的結合断片を、リガーゼ活性の存在下で下流の標的結合断片(2306)にライゲーションさせて、閉環した一本鎖DNA環(2342)を形成させる。次に、任意選択的に、反応混合物をエキソヌクレアーゼにより処理(2344)して、未反応のプローブ及び標的ポリヌクレオチドを除去してもよい。いくつかの実施形態では、切断部位(2308)を切断して、一本鎖核酸環(2342)を開環した後(この切断部位は、例えば、稀な位置で切断するエンドヌクレアーゼの認識部位であってよい)、又はRNAモノマーをプローブに挿入し、RNA分解酵素Hなどにより切断させた後、開環させたプローブ(2348)のVDJ−タグ挿入部分をプライマー(2350)及び(2352)により増幅させてもよい。プライマー(2350)及び(2352)には、以降のDNA配列決定(2354)を可能にする要素を追加するため、非相補的な領域が含まれていてもよい。あるいは、一本鎖核酸環を使用して、直接配列決定法、例えば、Drmanac et al,Science,327(5961):78〜81(2010);及び米国特許第8,445,196号などのためのナノボールテンプレートを生成してもよい。   In some embodiments, for example, Porreca et al (supra); Willis et al (supra); or similar routine modifications disclosed by similar references capture the sequence tag and A circularizable probe can be used to add to the reconstituted nucleic acid. As shown in FIGS. 2E and 2F, the following components: upstream target binding fragment (2304); downstream target binding fragment (2306) with 5′-phosphorylated terminus (2305); sequence tag (2310); second A circularizable probe (2302) is provided that comprises a common primer binding site (2314); an optional cleavage site (2308); and a first common primer binding site (2312). Under annealing conditions, a circularizable probe (2302) contains the target polynucleotide (eg, may be single-stranded or double-stranded cDNA prepared from mRNA by common techniques) Combine with reaction mixture containing sample (2300). As shown, the target polynucleotide comprises the V, NDN, J and C regions of the reconstituted nucleic acid encoding IgH or TCRβ chain. In some embodiments, the sequences of the upstream and downstream target binding fragments (2304) and (2306) are each selected to span a portion of the VDJ region of the target polynucleotide. The circularizable probe (2302) and target polynucleotide (2300) form a complex (2330) in the reaction mixture by annealing the upstream and downstream target binding fragments (2304 and 2306). Upstream target binding fragment (2304) in the presence of DNA polymerase and dNTPs to downstream target binding fragment (2306) replicating (and thereby capturing) part of the VDJ region of the target polynucleotide Elongate (2340). The extended upstream target binding fragment is ligated to the downstream target binding fragment (2306) in the presence of ligase activity to form a closed single-stranded DNA circle (2342). Next, optionally, the reaction mixture may be treated (2344) with exonuclease to remove unreacted probe and target polynucleotide. In some embodiments, after cleaving the cleavage site (2308) and opening the single-stranded nucleic acid circle (2342) (this cleavage site is, for example, a recognition site for an endonuclease that cleaves at a rare position). Or a RNA monomer is inserted into the probe, cleaved with RNase H or the like, and then the VDJ-tag insertion part of the opened probe (2348) is amplified with primers (2350) and (2352). You may let them. Primers (2350) and (2352) may contain non-complementary regions to add elements that allow for subsequent DNA sequencing (2354). Alternatively, using single stranded nucleic acid circles for direct sequencing methods such as Drmanac et al, Science, 327 (5961): 78-81 (2010); and US Pat. No. 8,445,196, etc. A nanoball template may be generated.

図2Gは、免疫受容体分子をコードしている再構成された核酸に配列タグを付加するための別の実施形態を例示する。本実施形態を実施する際の指針は、参照により本願に援用されるFaham and Zheng,米国特許第7,208,295号に見ることができる。反応混合物中、アニーリング条件下で、再構成された核酸(2450)をプローブ(2454)及びアダプター(2456)と組み合わせる。プローブ(2454)は、受容体特異的な部分(2455)及びアダプター特異的な部分(2457)を含む。例えば、プローブ(2454)がプローブ混合物を含んでもよく、ここで、異なるプローブは、異なるJ領域に特異的な、受容体特異的な部分を有し、又は他の実施形態では、異なるV領域に特異的な、受容体特異的な部分を有する。5’−リン酸化されているアダプター(2456)は、5’末端にプローブ特異的な部分(2458)と、配列タグ(2460)と、第1のプライマー結合部位(2462)とを含む。プローブ(2454)の、受容体特異的な部分(2455)及びアダプター特異的な部分(2457)と、プローブ特異的な部分(2458)の、位置、配列、及び長さは、それらが互いにハイブリダイゼーションして構造体(2452)を形成するよう選択する。構造体(2452)の形成後、再構成された核酸(2450)から一本鎖核酸部分(2461)を切断し、再構成された核酸(2450)の切断された3’末端をアダプター(2456)の5’リン酸化末端とライゲーションさせて、第1の伸長産物(2459)を形成させた後、プローブ(2454)を除去する(2474)。(2461)の切断は、Faham及びZhengにより記載される通り、一本鎖核酸ヌクレアーゼにより実施することもできる。一実施形態では、例えば、参照により本願に援用されるFaham et al,の米国特許第7,208,295号による教示の通り、例えば、dTTpをdUTPに置き換えたPCRにおいて、チミジンをウラシルに置き換えて、プローブ(2454)を合成し、並びにウラシル−DNAグリコシラーゼ(UDG)で処理してこのプローブを除去する。UDG処理により、ウラシルでプローブ(2454)が切断されて断片(2455)が得られる。プローブの切断後、アダプター及び突出部を除去し(2476)、伸長産物(2464)に順方向プライマー(2466)及び逆方向プライマー(2468)を加え、PCR(2470)を実施した後、得られるアンプリコンサンプルを配列決定する(2472)。   FIG. 2G illustrates another embodiment for adding a sequence tag to a reconstituted nucleic acid encoding an immunoreceptor molecule. Guidance in practicing this embodiment can be found in Faham and Zheng, US Pat. No. 7,208,295, incorporated herein by reference. In the reaction mixture, reconstituted nucleic acid (2450) is combined with probe (2454) and adapter (2456) under annealing conditions. Probe (2454) includes a receptor specific portion (2455) and an adapter specific portion (2457). For example, probe (2454) may comprise a probe mixture, where different probes have receptor-specific portions that are specific for different J regions, or in other embodiments, in different V regions. It has a specific, receptor-specific part. The 5'-phosphorylated adapter (2456) includes a probe-specific portion (2458), a sequence tag (2460), and a first primer binding site (2462) at the 5 'end. The position, sequence, and length of the receptor-specific portion (2455) and adapter-specific portion (2457) and probe-specific portion (2458) of probe (2454) are such that they hybridize to each other. To select the structure (2452). After formation of the structure (2452), the single-stranded nucleic acid portion (2461) is cleaved from the reconstructed nucleic acid (2450), and the cleaved 3 ′ end of the reconstituted nucleic acid (2450) is attached to the adapter (2456). After ligation with the 5 ′ phosphorylated terminus to form the first extension product (2459), the probe (2454) is removed (2474). Cleavage of (2461) can also be performed with single stranded nucleic acid nucleases as described by Faham and Zheng. In one embodiment, for example, as described by Faham et al, US Pat. No. 7,208,295, which is hereby incorporated by reference, for example, in a PCR where dTTp is replaced with dUTP, thymidine is replaced with uracil. Probe (2454) is synthesized and treated with uracil-DNA glycosylase (UDG) to remove the probe. By UDG treatment, the probe (2454) is cleaved with uracil to obtain a fragment (2455). After cleaving the probe, the adapter and the overhang are removed (2476), the forward primer (2466) and the reverse primer (2468) are added to the extension product (2464), PCR is performed (2470), and the resulting amplifier The recon sample is sequenced (2472).

図2Gと類似の実施形態では、類似のプローブ及びアダプターを使用して、標的とするポリヌクレオチドの所定の部位に配列タグを付加することができる。ここでは、(2461)に対応する一本鎖核酸部分の開裂にはFEN−1などのフラップエンドヌクレアーゼが使用される。本実施形態において、更に異なるヌクレアーゼを使用する場合、複数のプローブ及びアダプター配列を逆転させる;すなわち、フラップエンドヌクレアーゼの基質には、標的配列(2450)に対するアニーリングに対応するアダプターの3’末端(2454)と、標的配列の5’末端(2452)に対応する一本鎖核酸部分とが必要とされる。プローブ配列の切断及び除去後、以降の工程は実質的に同時に行われる。検出アッセイにおいてフラップエンドヌクレアーゼを利用するための指針は、以下の参照文献に見ることができる:Lyamichev et al,Nature Biotechnology,17:292〜296(1999);及びEis et al,Nature Biotechnology,19:673〜676(2001)など。   In an embodiment similar to FIG. 2G, a similar probe and adapter can be used to add a sequence tag to a predetermined site of the targeted polynucleotide. Here, a flap endonuclease such as FEN-1 is used for the cleavage of the single-stranded nucleic acid moiety corresponding to (2461). In this embodiment, if further different nucleases are used, multiple probe and adapter sequences are reversed; that is, the flap endonuclease substrate contains an adapter 3 ′ end (2454) corresponding to annealing to the target sequence (2450). ) And a single-stranded nucleic acid portion corresponding to the 5 ′ end (2452) of the target sequence. Subsequent steps are performed substantially simultaneously after cleavage and removal of the probe sequence. Guidance for utilizing flap endonucleases in detection assays can be found in the following references: Lyamichev et al, Nature Biotechnology, 17: 292-296 (1999); and Eis et al, Nature Biotechnology, 19: 673-676 (2001).

いくつかの実施形態では、再構成された核酸は免疫受容体分子鎖をコードし、この分子鎖は、典型的には、非常に類似したポリヌクレオチドの非常に大規模(例えば、1000超10,000未満、更に、通常、100,000〜1,000,000、又はそれ以上)のセットを含み得る免疫レパトアを形成し、かつこの分子鎖は、ヌクレオチド500塩基未満の長さを有してよく、又は他の実施形態では、ヌクレオチド400塩基未満、又は更に他の実施形態では、ヌクレオチド300塩基未満の長さを有してよい。本発明の一態様では、本発明者らは、これらの特徴こそが、非常に異なる配列タグを利用し、非常に類似するクロノタイプの配列リードを効率的に比較して、それらが同じ配列に由来するものなかどうかを判定することを可能にしたと認識しており、かつそのように理解している。   In some embodiments, the reconstituted nucleic acid encodes an immunoreceptor molecule chain, which is typically a very large scale of very similar polynucleotides (eg, greater than 1000, The molecular chain may have a length of less than 500 bases of nucleotides, and the molecular chain may have a length of less than 500 bases. Or, in other embodiments, it may have a length of less than 400 base nucleotides, or in still other embodiments, less than 300 base nucleotides. In one aspect of the present invention, we find that these characteristics make use of very different sequence tags and efficiently compare very similar chronotype sequence reads so that they are in the same sequence. We recognize and understand that it was possible to determine whether it came from.

サンプル:
用語「サンプル(sample)」は、ある程度の量の生体材料を指し、いくつかの実施形態では、この生体材料は患者から得られ、細胞及び/又は無細胞系DNAを含有する;すなわち、本用語は「検体」又は「組織サンプル」とも言い換えられる。用語「標本(sample)」は、例えば、再構成された核酸の大規模セット又は多量のサブセット又は部分を得るに当たって統計的な観点から使用される場合もある;特に、用語「標本」の統計上の利用は、「代表標本」を意味するものと理解することもでき、このような標本は、(例えば)組織中の異なる核酸の相対頻度を反映する又は概算するものと理解される。当業者であれば、文脈からこの用語の適切な用法を認識することができるであろう。
sample:
The term “sample” refers to a quantity of biomaterial, and in some embodiments, the biomaterial is obtained from a patient and contains cellular and / or cell-free DNA; Is also referred to as “specimen” or “tissue sample”. The term “sample” may be used from a statistical point of view, for example, in obtaining large sets or large subsets or portions of reconstituted nucleic acids; Can be understood to mean “representative specimens”, and such specimens are understood to reflect or approximate the relative frequency of different nucleic acids in the tissue (for example). One skilled in the art will recognize the appropriate usage of this term from context.

クロノタイププロファイルは、免疫細胞、又は免疫受容体鎖をコードしている無細胞核酸を含有している血液などの体液サンプルから得ることができる。例えば、免疫細胞は、T細胞及び/又はB細胞を含み得る。T細胞(Tリンパ球)としては、例えば、T細胞受容体を発現している細胞が挙げられる。T細胞としては、ヘルパーT細胞(エフェクターT細胞又はTh細胞)、細胞傷害性T細胞(CTL)、記憶T細胞、及び制御性T細胞が挙げられる。一態様では、T細胞サンプルには、少なくとも1,000個のT細胞が含有され;より典型的には、サンプルには少なくとも10,000個のT細胞が含有され、更に典型的には、少なくとも100,000個のT細胞が含有される。別の態様では、サンプルは、1000〜1,000,000個の範囲で多数のT細胞を含有する。免疫細胞サンプルは、B細胞も含み得る。B細胞としては、例えば、形質B細胞、メモリーB細胞、B1細胞、B2細胞、辺縁帯B細胞、及び濾胞性B細胞が挙げられる。B細胞は、免疫グロブリン(抗体、B細胞受容体)を発現することができるものである。上記の通り一態様では、B細胞サンプルには、少なくとも1,000個のB細胞が含有され;より典型的には、サンプルには少なくとも10,000個のB細胞が含有され、更に典型的には、少なくとも100,000個のB細胞が含有される。別の態様では、サンプルは、1000〜1,000,000個の範囲で多数のB細胞を含有する。   The clonotype profile can be obtained from a body fluid sample such as blood containing immune cells or cell-free nucleic acids encoding immunoreceptor chains. For example, immune cells can include T cells and / or B cells. Examples of T cells (T lymphocytes) include cells expressing a T cell receptor. T cells include helper T cells (effector T cells or Th cells), cytotoxic T cells (CTL), memory T cells, and regulatory T cells. In one aspect, the T cell sample contains at least 1,000 T cells; more typically the sample contains at least 10,000 T cells, and more typically at least 10,000 T cells. 100,000 T cells are contained. In another embodiment, the sample contains a large number of T cells in the range of 1000 to 1,000,000. The immune cell sample can also include B cells. Examples of B cells include plasma B cells, memory B cells, B1 cells, B2 cells, marginal zone B cells, and follicular B cells. B cells can express immunoglobulins (antibodies, B cell receptors). In one aspect as described above, the B cell sample contains at least 1,000 B cells; more typically, the sample contains at least 10,000 B cells, and more typically Contains at least 100,000 B cells. In another embodiment, the sample contains a large number of B cells in the range of 1000 to 1,000,000.

本発明の方法で使用するサンプルは、例えば、腫瘍組織、血液、及び血漿、リンパ液、脳及び脊髄を取り囲む脳脊髄液、及び関節を取り囲む滑液などの、様々な組織より採取することができる。一実施形態では、サンプルは血液サンプルである。血液サンプルは、約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、又は5.0mLとすることができる。サンプルは腫瘍生検とすることができる。生検は、例えば、脳、肝臓、肺、心臓、大腸、腎臓、又は骨髄に由来するものとすることができる。対象者からサンプルを単離するのに当たり、当業者により用いられる任意の生検法を使用することができる。例えば、生検は、全身麻酔医が行う直視下生検とすることができる。生検は、直視下生検で用いるものよりも小さな切開で行う経皮生検とすることもできる。生検は、組織が部分的に切除されたコア生検又は切開生検とすることもできる。生検は、病変部位の完全な切除を試みる切除生検とすることもできる。生検は、組織又は体液サンプルを針により回収する微細針吸引生検とすることもできる。   Samples used in the methods of the present invention can be taken from a variety of tissues, such as tumor tissue, blood and plasma, lymph, cerebrospinal fluid surrounding the brain and spinal cord, and synovial fluid surrounding the joint. In one embodiment, the sample is a blood sample. Blood samples are about 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.5, 2 0.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, or 5.0 mL. The sample can be a tumor biopsy. The biopsy can be derived from, for example, the brain, liver, lung, heart, large intestine, kidney, or bone marrow. Any biopsy method used by those skilled in the art can be used to isolate a sample from a subject. For example, the biopsy can be a direct biopsy performed by a general anesthesiologist. The biopsy can also be a percutaneous biopsy performed with a smaller incision than that used for direct biopsy. The biopsy can also be a core biopsy or an incision biopsy where the tissue has been partially excised. The biopsy can also be an excision biopsy that attempts a complete excision of the lesion site. The biopsy can also be a fine needle aspiration biopsy where a tissue or body fluid sample is collected with a needle.

いくつかの実施形態では、本発明の方法のクロノタイププロファイルは、診断用試料の場合には腫瘍又は末梢血から生成され、あるいは残存病変をモニタリングするためのサンプルの場合には末梢血から生成される。リンパ増殖性疾患又は骨髄増殖性疾患などの疾患と関連する1つ以上のクロノタイプは、診断用試料から診断する。通常、リンパ増殖性疾患又は骨髄増殖性疾患に関連する1つ以上のクロノタイプは、クロノタイププロファイルにおいて最も高頻度なものとして存在する。いくつかの場合では、単一に相関するクロノタイプが存在し、他の場合では、リンパ増殖性疾患又は骨髄増殖性疾患と相関する複数のクロノタイプが存在し得る。腫瘍サンプルは、このような疾患から影響を受けている、リンパ管又はリンパ系外部のその他の組織を包含する任意の組織から採取することができる。上記の通り、残存病変をモニタリングするためのクロノタイププロファイルは、末梢血から抽出した核酸サンプルから生成することもできる。サンプルの核酸は、末梢血の細胞含有画分のB細胞に由来するものであってよく、あるいは末梢血の無細胞核分、例えば、血漿又は血清に由来するものであってもよい。一実施形態では、末梢血サンプルには、少なくとも1,000個のB細胞が含有され;より典型的には、かかるサンプルには少なくとも10,000個のB細胞が含有され、更に典型的には、少なくとも100,000個のB細胞が含有される。別の態様では、サンプルは、1000〜1,000,000個の範囲で多数のB細胞を含有する。いくつかの実施形態では、サンプル中の細胞数が測定感度の限界を設定する。すなわち、多量の末梢血サンプルを使用することで、残渣病変の検出感度がより高くなる。例えば、1,000個のB細胞を含有するサンプルの場合、このような細胞のDNAを配列決定により解析するときに取得される配列決定リード数とは関係なく、クロノタイプの低頻度検出限界は1/1000すなわち0.001である。サンプルの核酸は、末梢血の細胞含有画分のT細胞に由来するものであってよく、あるいは末梢血の無細胞核分、例えば、血漿又は血清に由来するものであってもよい。一実施形態では、末梢血サンプルには、少なくとも1,000個のT細胞が含有され;より典型的には、かかるサンプルには少なくとも10,000個のT細胞が含有され、更に典型的には、少なくとも100,000個のT細胞が含有される。別の態様では、サンプルは、1000〜1,000,000個の範囲で多数のT細胞を含有する。いくつかの実施形態では、サンプル中の細胞数が測定感度の限界を設定する。すなわち、多量の末梢血サンプルを使用することで、残渣病変の検出感度がより高くなる。例えば、1,000個のT細胞を含有するサンプルの場合、このような細胞のDNAを配列決定により解析するときに取得される配列決定リード数とは関係なく、クロノタイプの低頻度検出限界は1/1000すなわち0.001である。   In some embodiments, the clonotype profile of the method of the invention is generated from tumor or peripheral blood in the case of a diagnostic sample, or from peripheral blood in the case of a sample for monitoring residual disease. The One or more clonotypes associated with a disease such as a lymphoproliferative disease or a myeloproliferative disease are diagnosed from a diagnostic sample. Usually, one or more clonotypes associated with lymphoproliferative or myeloproliferative disorders are present as the most frequent in the clonotype profile. In some cases, there may be a single correlated clonotype, and in other cases there may be multiple clonotypes correlated with lymphoproliferative or myeloproliferative diseases. Tumor samples can be taken from any tissue affected by such diseases, including lymphatic vessels or other tissues outside the lymphatic system. As described above, a clonotype profile for monitoring residual lesions can also be generated from nucleic acid samples extracted from peripheral blood. The nucleic acid of the sample may be derived from B cells of the cell-containing fraction of peripheral blood, or may be derived from a cell-free nucleus of peripheral blood, such as plasma or serum. In one embodiment, the peripheral blood sample contains at least 1,000 B cells; more typically, such a sample contains at least 10,000 B cells, and more typically Contain at least 100,000 B cells. In another embodiment, the sample contains a large number of B cells in the range of 1000 to 1,000,000. In some embodiments, the number of cells in the sample sets the limit of measurement sensitivity. That is, by using a large amount of peripheral blood sample, the detection sensitivity of the residual lesion becomes higher. For example, in the case of a sample containing 1,000 B cells, the low frequency detection limit for clonotypes is independent of the number of sequencing reads obtained when analyzing the DNA of such cells by sequencing. 1/1000 or 0.001. The nucleic acid of the sample may be derived from T cells in a cell-containing fraction of peripheral blood, or may be derived from a cell-free nucleus of peripheral blood, such as plasma or serum. In one embodiment, the peripheral blood sample contains at least 1,000 T cells; more typically, such a sample contains at least 10,000 T cells, and more typically Contain at least 100,000 T cells. In another embodiment, the sample contains a large number of T cells in the range of 1000 to 1,000,000. In some embodiments, the number of cells in the sample sets the limit of measurement sensitivity. That is, by using a large amount of peripheral blood sample, the detection sensitivity of the residual lesion becomes higher. For example, in the case of a sample containing 1,000 T cells, the low frequency detection limit for clonotypes is independent of the number of sequencing reads obtained when analyzing the DNA of such cells by sequencing. 1/1000 or 0.001.

本発明に使用するサンプルは、DNA(例えば、ゲノムDNA)又はRNA(例えば、メッセンジャーRNA)を含み得る。核酸は無細胞系DNA又はRNAであってよく、例えば、循環系から抽出される[Vlassov et al,CUIT.Mol.Med.,10:142〜165(2010);Swarup et al,FEBS Lett.,581:795〜799(2007)]。本発明で提供される方法では、対象に由来し、解析され得るRNA又はDNAの量は、例えば、いくつかの用途では、可能な限り少量で細胞1個であり(例えば、その他の細胞選別基準、例えば、形態学的基準による較正試験)、並びに細胞10個以上もの量であり、これは、DNA量に換算すると6pg〜60ugの範囲であり、RNA量に換算すると1pg〜10ugの範囲である。いくつかの実施形態では、核酸サンプルは、6pg〜60ugのDNAサンプルである。他の実施形態では、核酸サンプルは、100μL〜10mLの末梢血由来のDNAサンプルである;他の実施形態では、核酸サンプルは、100μL〜10mLの末梢血の無細胞核分由来のDNAサンプルである。 Samples used in the present invention may include DNA (eg, genomic DNA) or RNA (eg, messenger RNA). The nucleic acid may be cell-free DNA or RNA, for example, extracted from the circulatory system [Vlassov et al, CUIT. Mol. Med. 10: 142-165 (2010); Swarup et al, FEBS Lett. , 581: 795-799 (2007)]. In the methods provided by the present invention, the amount of RNA or DNA derived from a subject and that can be analyzed is, for example, in some applications as small as one cell (eg, other cell sorting criteria). , for example, the calibration test by morphological criteria), as well as an amount of 106 cells more than this is the range of 6pg~60ug in terms of the amount of DNA in the range of 1pg~10ug in terms of the amount of RNA is there. In some embodiments, the nucleic acid sample is a 6 pg to 60 ug DNA sample. In other embodiments, the nucleic acid sample is a DNA sample from 100 μL to 10 mL of peripheral blood; in other embodiments, the nucleic acid sample is a DNA sample from 100 μL to 10 mL of peripheral blood cell-free nuclei.

いくつかの実施形態では、リンパ球又は無細胞核酸のサンプルは、異なるクロノタイプを有する実質的にすべてのB細胞又はT細胞を提示させ、それをもとにクロノタイプの「レパトア」を生成するべく、十分に多量である。一実施形態では、異なるすべてのクロノタイプを実質的に表現させるため、0.001%以上の頻度で存在しているそれぞれの集団のクロノタイプが99%の確率で含有されるようサンプルを採取する。別の実施形態では、0.0001%以上の頻度で存在しているそれぞれの集団のクロノタイプが99%の確率で含有されるようサンプルを採取する。並びに、別の実施形態では、0.00001%以上の頻度で存在しているそれぞれの集団のクロノタイプが99%の確率で含有されるようサンプルを採取する。一実施形態では、B細胞又はT細胞サンプルは、少なくとも5×10個の細胞を含有し、別の実施形態では、かかるサンプルは少なくとも1×10個の細胞を含有する。 In some embodiments, a sample of lymphocytes or cell-free nucleic acid presents substantially all B cells or T cells with different clonotypes and generates a clonotype “repertoire” based thereon. Therefore, it is large enough. In one embodiment, in order to substantially represent all the different chronotypes, a sample is taken with a 99% probability that each population chronotype present at a frequency of 0.001% or higher is included. . In another embodiment, samples are taken to have a 99% probability of containing each group's clonotypes present at a frequency of 0.0001% or greater. Also, in another embodiment, samples are taken so that each population that is present at a frequency of 0.00001% or more contains a 99% probability of clonotypes. In one embodiment, the B cell or T cell sample contains at least 5 × 10 5 cells, and in another embodiment, such sample contains at least 1 × 10 6 cells.

核酸サンプルは、従来法、例えば、Innisら編、PCRプロトコール(Academic Press,1990)などを用い、末梢血から得ることができる。例えば、白血球細胞は、従来法、例えば、RosetteSepキット(Stem Cell Technologies,Vancouver,Canada)を用い、血液サンプルから分離することができる。血液サンプルは100μL〜10mLの範囲の用量とすることができ;一態様では、血液サンプル用量は、100μL〜2mLの範囲である。次に、本発明の方法に使用するため、例えば、DNeasy Blood & Tissueキット(Qiagen,Valencia,CA)などの従来法を用い、このような血液サンプルからDNA及び/又はRNAを抽出することができる。任意選択的に、例えば、蛍光表示式細胞分取(FACS)(Becton Dickinson,San Jose,CA)、磁気細胞分離装置(MACS)(Miltenyi Biotec,Auburn,CA)などの従来法を用い、白血球細胞、例えば、リンパ球のサブセットを更に単離することもできる。例えば、メモリーB細胞は、表面マーカーCD19及びCD27をもとに単離することもできる。   Nucleic acid samples can be obtained from peripheral blood using conventional methods, for example, edited by Innis et al., PCR protocol (Academic Press, 1990). For example, white blood cells can be separated from a blood sample using conventional methods, for example, RosetteSep kit (Stem Cell Technologies, Vancouver, Canada). The blood sample can be in a dose range of 100 [mu] L to 10 mL; in one aspect, the blood sample dose is in the range of 100 [mu] L to 2 mL. The DNA and / or RNA can then be extracted from such blood samples using conventional methods such as, for example, the DNeasy Blood & Tissue kit (Qiagen, Valencia, Calif.) For use in the method of the present invention. . Optionally, using conventional methods such as, for example, fluorescence activated cell sorting (FACS) (Becton Dickinson, San Jose, Calif.), Magnetic cell separator (MACS) (Miltenyi Biotec, Auburn, Calif.), White blood cells For example, a subset of lymphocytes can be further isolated. For example, memory B cells can be isolated based on the surface markers CD19 and CD27.

無細胞系DNAは、従来法、例えば、参照により本願に援用される、Lo et al,米国特許第6,258,540号;Huang et al,Methods Mol.Biol.,444:203〜208(2008)などを用い末梢血サンプルから抽出することもできる。非限定例として、EDTAを入れた採血管に末梢血を採取した後、遠心分離により、血漿成分、白血球細胞成分、及び赤血球細胞成分に分画する。無細胞血漿画分(例えば、0.5〜2.0mL)のDNAは、QIAamp DNA Blood Miniキット(Qiagen,Valencia,CA)などのキットを用い、製造元の使用説明書にしたがって抽出することができる。   Cell-free DNA can be obtained using conventional methods such as Lo et al, US Pat. No. 6,258,540; Huang et al, Methods Mol. Biol. , 444: 203-208 (2008), and the like. As a non-limiting example, peripheral blood is collected in a blood collection tube containing EDTA, and then fractionated into a plasma component, a white blood cell component, and a red blood cell component by centrifugation. The DNA of the cell-free plasma fraction (eg, 0.5-2.0 mL) can be extracted using a kit such as the QIAamp DNA Blood Mini kit (Qiagen, Valencia, CA) according to the manufacturer's instructions. .

一態様では、クロノタイププロファイルを生成するためのリンパ球サンプルは、異なるクロノタイプを有する実質的にすべてのT細胞又はB細胞を提示させるべく十分に多量である。一実施形態では、0.001%以上の頻度で存在しているそれぞれの集団のクロノタイプが99%の確率で含有されるようサンプルを採取する。別の実施形態では、0.0001%以上の頻度で存在しているそれぞれの集団のクロノタイプが99%の確率で含有されるようサンプルを採取する。別の実施形態では、0.00001%以上の頻度で存在しているそれぞれの集団のクロノタイプが99%の確率で含有されるようサンプルを採取する。他の実施形態では、0.001%以上の頻度で存在しているそれぞれの集団のクロノタイプが95%の確率で含有されるようサンプルを採取する。別の実施形態では、0.0001%以上の頻度で存在しているそれぞれの集団のクロノタイプが95%の確率で含有されるようサンプルを採取する。別の実施形態では、0.00001%以上の頻度で存在しているそれぞれの集団のクロノタイプが95%の確率で含有されるようサンプルを採取する。更に別の実施形態では、B細胞又はT細胞サンプルは、少なくとも5×10個の細胞を含有し、別の実施形態では、かかるサンプルは少なくとも1×10個の細胞を含有する。 In one aspect, the lymphocyte sample to generate the clonotype profile is sufficiently large to allow presentation of substantially all T or B cells having different clonotypes. In one embodiment, samples are taken to have a 99% probability that each population clonotype present at a frequency of 0.001% or greater is included. In another embodiment, samples are taken to have a 99% probability of containing each group's clonotypes present at a frequency of 0.0001% or greater. In another embodiment, the sample is taken to contain a 99% probability of each population chronotype present at a frequency of 0.00001% or greater. In other embodiments, samples are taken to have a 95% probability of containing each group's clonotype present at a frequency of 0.001% or greater. In another embodiment, samples are taken to have a 95% probability that each population chronotype present at a frequency greater than or equal to 0.0001%. In another embodiment, the sample is taken to contain a 95% probability of each population chronotype present at a frequency of 0.00001% or greater. In yet another embodiment, the B cell or T cell sample contains at least 5 × 10 5 cells, and in another embodiment, such sample contains at least 1 × 10 6 cells.

サンプルが回収される材料の供給源が乏しい場合、例えば、臨床検体などの場合、全ゲノム増幅(WGA)、多置換増幅(MDA);又は同様の手法、例えば、Hawkins et al,Curr.Opin.Biotech.,13:65〜67(2002);Dean et al,Genome Research,11:1095〜1099(2001);Wang et al,Nucleic Acids Research,32:e76(2004);並びにHosono et al,Genome Research,13:954〜964(2003)など、バイアスのかからない手法により材料由来のDNAを増幅してもよい。   If the source of the material from which the sample is collected is scarce, for example in the case of clinical specimens, whole genome amplification (WGA), multiple displacement amplification (MDA); or similar techniques, such as Hawkins et al, Curr. Opin. Biotech. 13: 65-67 (2002); Dean et al, Genome Research, 11: 1095-1099 (2001); Wang et al, Nucleic Acids Research, 32: e76 (2004); and Hosono et al, Genome Research, 13 : The DNA derived from the material may be amplified by a technique that does not apply a bias, such as 954-964 (2003).

血液サンプルは、特定の対象のものであり、従来法、例えば、Innisら編,PCR Protocols(Academic Press,1990)などを用い、得ることができる。例えば、白血球細胞は、従来法、例えば、RosetteSepキット(Stem Cell Technologies,Vancouver,Canada)を用い、血液サンプルから分離することができる。血液サンプルは100μL〜10mLの範囲の用量とすることができ;一態様では、血液サンプル用量は、100μL〜2mLの範囲である。次に、本発明の方法に使用するため、例えば、DNeasy Blood & Tissueキット(Qiagen,Valencia,CA)などの従来法を用い、このような血液サンプルからDNA及び/又はRNAを抽出することができる。任意選択的に、例えば、蛍光表示式細胞分取(FACS)(Becton Dickinson,San Jose,CA)、磁気細胞分離装置(MACS)(Miltenyi Biotec,Auburn,CA)などの従来法を用い、白血球細胞、例えば、リンパ球のサブセットを更に単離することもできる。   The blood sample is of a specific subject and can be obtained using conventional methods such as, for example, edited by Innis et al., PCR Protocols (Academic Press, 1990). For example, white blood cells can be separated from a blood sample using conventional methods, for example, RosetteSep kit (Stem Cell Technologies, Vancouver, Canada). The blood sample can be in a dose range of 100 [mu] L to 10 mL; in one aspect, the blood sample dose is in the range of 100 [mu] L to 2 mL. The DNA and / or RNA can then be extracted from such blood samples using conventional methods such as, for example, the DNeasy Blood & Tissue kit (Qiagen, Valencia, Calif.) For use in the method of the present invention. . Optionally, using conventional methods such as, for example, fluorescence activated cell sorting (FACS) (Becton Dickinson, San Jose, Calif.), Magnetic cell separator (MACS) (Miltenyi Biotec, Auburn, Calif.), White blood cells For example, a subset of lymphocytes can be further isolated.

それぞれの個体の獲得免疫細胞のDNA並びにそれらに関連するRNA転写物には再構成が存在することが特定されており、RNA又はDNAのいずれの場合も、本発明に提供する方法で配列決定することができる。T細胞受容体鎖若しくは免疫グロブリン分子鎖、又はそれらの部分をコードしているT細胞又はB細胞由来の再構成配列は、クロノタイプとして参照される。DNA又はRNAは、抗体をコードするT細胞受容体(TCR)遺伝子又は免疫グロブリン(Ig)遺伝子由来の配列に対応し得る。例えば、DNA及びRNAは、TCRのα、β、γ、又はδ鎖をコード質得る配列に対応し得る。T細胞のほとんどでは、TCRはα鎖及びβ鎖から構成されるヘテロ二量体である。TCRα鎖はVJ再構成により生成され、β鎖受容体はV(D)J再構成により生成される。TCRβ鎖に関し、ヒトではV断片が48、D断片が2、及びJ断片が13存在する。2つのジャンクションのそれぞれにおいて、いくつかの塩基を欠失させ、かつその他の塩基を追加する(N及びPヌクレオチドと呼ばれる)こともできる。T細胞のうち、小数のものでは、TCRはγ鎖及びδ鎖から構成される。TCRγ鎖はVJ再構成により生成され、TCRδ鎖はV(D)J再構成により生成される(Kenneth Murphy,Paul Travers,and Mark Walport,Janeway’s Immunology 7th edition,Garland Science,2007、該文献は参照によりその全体が本願に援用される)。   Reconstitution has been identified in the DNA of each individual's acquired immune cells and their associated RNA transcripts, and in either case RNA or DNA is sequenced by the methods provided in the present invention. be able to. Reconstituted sequences from T cells or B cells that encode T cell receptor chains or immunoglobulin molecule chains, or portions thereof, are referred to as clonotypes. The DNA or RNA may correspond to a sequence derived from a T cell receptor (TCR) gene or an immunoglobulin (Ig) gene encoding the antibody. For example, DNA and RNA may correspond to sequences that can encode the α, β, γ, or δ chain of the TCR. In most T cells, the TCR is a heterodimer composed of α and β chains. The TCR α chain is generated by VJ rearrangement and the β chain receptor is generated by V (D) J rearrangement. Regarding the TCR β chain, there are 48 V fragments, 2 D fragments, and 13 J fragments in humans. It is also possible to delete some bases and add other bases (called N and P nucleotides) at each of the two junctions. In a small number of T cells, the TCR is composed of a γ chain and a δ chain. The TCRγ chain is generated by VJ reconstruction, and the TCRδ chain is generated by V (D) J reconstruction (Kenneth Murphy, Paul Travers, and Mark Walport, Janeway's Immunology 7th edition, Garland Science, 200 Which is incorporated herein by reference in its entirety).

本発明の方法において解析するDNA及びRNAは、定常領域(α、δ、ε、γ、又はμ)を有する重鎖免疫グロブリン(IgH)又は定常領域λ又はKを有する軽鎖免疫グロブリン(IgK又はIgL)をコードしている配列に対応し得る。それぞれの抗体が、2つの同一の軽鎖及び2つの同一の重鎖を有する。それぞれの鎖は、定常(C)領域及び可変領域から構成される。重鎖に関し、可変領域は可変(V)セグメント、多様性(D)セグメント、及び連結(J)セグメントから構成される。ゲノム中には、これらのセグメントのうち各種類のものをコードしている別個の複数の配列が存在する。B細胞の分化中に特異的なVDJ再構成イベントが生じることにより、細胞が特異的な重鎖を生成するようになる。D領域が存在せず、VJ再構成のみが存在することを除き、同様の方法で軽鎖に多様性が生じる。多くの場合、再構成部位に近接して体細胞変異が生じ、これによりいくつかのヌクレオチドが付加又は欠失され、B細胞により生成される重鎖及び軽鎖の多様性が更に増す。また、B細胞により生成される抗体の多様性は、重鎖及び軽鎖が異なることによっても生じ得る。重鎖及び軽鎖の可変領域が、抗原認識(又は結合)領域又は部位の形成に関与する。この多様性に加え、いくつかのエピトープに対し生じる特定の応答後に、体細胞超変異のプロセスが生じ得る。   DNA and RNA to be analyzed in the method of the present invention include heavy chain immunoglobulin (IgH) having a constant region (α, δ, ε, γ, or μ) or light chain immunoglobulin having a constant region λ or K (IgK or IgL) may correspond to the sequence encoding. Each antibody has two identical light chains and two identical heavy chains. Each chain is composed of a constant (C) region and a variable region. For the heavy chain, the variable region is composed of a variable (V) segment, a diversity (D) segment, and a linked (J) segment. There are separate sequences in the genome that encode each of these segments. The occurrence of specific VDJ reconstitution events during B cell differentiation causes the cells to produce specific heavy chains. Diversity occurs in the light chain in a similar manner, except that there is no D region and only VJ rearrangement. In many cases, somatic mutations occur in the vicinity of the reconstitution site, which adds or deletes some nucleotides, further increasing the diversity of heavy and light chains produced by B cells. The diversity of antibodies produced by B cells can also be caused by differences in heavy and light chains. The variable region of the heavy and light chains is responsible for forming the antigen recognition (or binding) region or site. In addition to this diversity, somatic hypermutation processes can occur after specific responses that occur against several epitopes.

上記の通り、本発明に従い、リンパ球に由来する再構成された核酸又は血液などの組織に由来する無細胞核酸部分を含有するアンプリコンを生成するようプライマーを選択することもできる。本明細書では、このような部分を、「体細胞変異により再構成された領域」としても参照し得る。体細胞変異により再構成された領域が、分化中のリンパ球又は完全に分化したリンパ球由来の核酸を含む場合もあり、ここで、分化中のリンパ球は、分子(例えば完全なV(D)J領域を有するもの)を形成する免疫遺伝子の再構成が完了していない細胞を指す。例えば、体細胞変異が完了していない再構成領域は、不完全なIgH分子(D−J領域のみを含有する分子など)、不完全なTCRδ分子(D−J領域のみを含有する分子など)、及び不活性なIgK(例えば、Kde−V領域を含む)を包含する。   As described above, in accordance with the present invention, primers can also be selected to generate amplicons containing reconstituted nucleic acids derived from lymphocytes or cell-free nucleic acid moieties derived from tissues such as blood. In the present specification, such a portion may also be referred to as a “region reconstructed by somatic mutation”. The region reconstituted by somatic mutation may contain nucleic acids derived from differentiating lymphocytes or fully differentiated lymphocytes, wherein the differentiating lymphocytes are molecules (eg, complete V (D ) Refers to a cell in which reconstitution of the immune gene forming the J region) has not been completed. For example, reconstituted regions where somatic mutation has not been completed are incomplete IgH molecules (such as molecules containing only the DJ region), incomplete TCRδ molecules (such as molecules containing only the DJ region) And inactive IgK (eg, including the Kde-V region).

核酸群の増幅
いくつかの実施形態では、第1及び第2のプライマーセットのプライマー配列は、従来の多重ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)にしたがって選択することもできる。例えば、プライマーの選択、及び様々な免疫受容体鎖をコードしている核酸の多重PCRの実施についての指針は、以下の参照文献に見ることができ、これらの文献は参照により援用される:Faham及びWillis、米国特許第8,236,503号及び同第8,628,927号;Morley、米国特許第5,296,351号;Gorski、米国特許第5,837,447号;Dau、米国特許第6,087,096号;Van Dongen et al、米国特許広報第2006/0234234号;欧州特許公報第1544308B1号;並びにVan Dongen et al,Leukemia,17:2257〜2317(2003)など。多重PCRについての指針は、Henegariu et al,BioTechniques,23:504〜511(1997)などの参照文献に見ることもできる。いくつかの実施形態では、最終産物において増幅されている配列頻度が、出発反応混合物中の配列頻度と実質的に同じになるよう、プライマーが選択される。このようなプライマーの選択には、プライマー長、プライマー結合部位、及びプライマー濃度の選択も包含され得る。上記の通り、配列リードの作成に選択される方法及び付加される配列タグに応じ、多重レベルは多様に変化し得る。
Amplification of nucleic acid groups In some embodiments, the primer sequences of the first and second primer sets can also be selected according to conventional multiplex polymerase chain reaction (PCR). For example, guidance on primer selection and performance of multiplex PCR of nucleic acids encoding various immunoreceptor chains can be found in the following references, which are incorporated by reference: Faham And Willis, US Pat. Nos. 8,236,503 and 8,628,927; Morley, US Pat. No. 5,296,351; Gorski, US Pat. No. 5,837,447; Dau, US Pat. Van Dongen et al, US Patent Publication No. 2006/0234234; European Patent Publication No. 1544308B1; and Van Dongen et al, Leukemia, 17: 2257-2317 (2003). Guidance for multiplex PCR can also be found in references such as Henegariu et al, BioTechniques, 23: 504-511 (1997). In some embodiments, the primers are selected such that the sequence frequency that is amplified in the final product is substantially the same as the sequence frequency in the starting reaction mixture. Such primer selection can also include selection of primer length, primer binding site, and primer concentration. As described above, the multiplex level can vary widely depending on the method selected for creating the sequence read and the sequence tag added.

いくつかの実施形態では、標的核酸を増幅させる工程は、例えば、1セットのプライマー(例えば、第1セットの「上流」又は「下流」プライマー)をアニーリングさせ、このプライマーを伸長させ、伸長させた核酸鎖をテンプレートから融解させるサイクルを繰り返すことにより、多量の伸長鎖をサイクル数の一次関数として増幅させるなどといった、標的核酸の線形的増幅を含む。言い換えると、増幅工程は、1セットのプライマーを繰り返し伸長させることにより、標的ポリヌクレオチド(すなわち少なくとも1つの標的ポリヌクレオチド鎖)を複製することを含む。いくつかの実施形態では、このような一方向に単回又は繰り返し伸長させる工程後に、伸長していないプライマーを除去する工程と、別のセットのプライマー(例えば、第2セットの「下流」又は「逆転」プライマー)を別方向に単回又は繰り返し伸長させる工程とを行うこともできる。   In some embodiments, amplifying the target nucleic acid comprises, for example, annealing a set of primers (eg, a first set of “upstream” or “downstream” primers), extending the primer, and extending the primer. It involves linear amplification of the target nucleic acid, such as amplifying a large number of extended strands as a linear function of the number of cycles by repeating the cycle of melting the nucleic acid strand from the template. In other words, the amplification step involves replicating the target polynucleotide (ie, at least one target polynucleotide strand) by repeatedly extending a set of primers. In some embodiments, after such a single or repeated extension in one direction, removing the non-extended primer and another set of primers (eg, a second set of “downstream” or “ The step of extending the “reverse” primer) in a different direction once or repeatedly can also be performed.

第1セットのプライマー及び第2セットのプライマー中のプライマー数は、アッセイにおいて増幅される免疫受容体鎖核酸の数及び種類に応じて様々に変更することができる。いくつかの実施形態では、様々な鎖に対してコンセンサスプライマーを使用してもよい。他の実施形態では、特異的なプライマーは、増幅させるそれぞれの異なる標的ポリヌクレオチド用に設計することもできる。通常、プライマーの第1セット及び第2セットは、両方共、それぞれ複数のプライマーを含む。いくつかの実施形態では、第1セット又は第2セットのプライマー中の複数のプライマーは、少なくとも50プライマーであり;他の実施形態では、第1セット又は第2セットのプライマー中の複数のプライマーは、少なくとも100プライマーであり;他の実施形態では、第1セット又は第2セットのプライマー中の複数のプライマーは、少なくとも150プライマーであり;他の実施形態では、第1セット又は第2セットのプライマー中の複数のプライマーは、少なくとも200プライマーであり;他の実施形態では、第1セット又は第2セットのプライマー中の複数のプライマーは、少なくとも250プライマーである。第1セットのプライマー中のプライマー数は、第2セットのプライマー中のプライマー数と同じであっても異なってもよい。   The number of primers in the first set of primers and the second set of primers can vary depending on the number and type of immunoreceptor chain nucleic acids amplified in the assay. In some embodiments, consensus primers may be used for the various strands. In other embodiments, specific primers can be designed for each different target polynucleotide to be amplified. Typically, both the first and second sets of primers each comprise a plurality of primers. In some embodiments, the plurality of primers in the first set or second set of primers is at least 50 primers; in other embodiments, the plurality of primers in the first set or second set of primers is In other embodiments, the plurality of primers in the first set or second set of primers is at least 150 primers; in other embodiments, the first set or second set of primers The plurality of primers in is at least 200 primers; in other embodiments, the plurality of primers in the first set or second set of primers is at least 250 primers. The number of primers in the first set of primers may be the same as or different from the number of primers in the second set of primers.

いくつかの実施形態では、第1セットのプライマー及び第2セットのプライマーは、クロノタイプが少なくともヌクレオチド30塩基の長さになるよう選択され;他の実施形態では、第1セットのプライマー及び第2セットのプライマーは、クロノタイプがヌクレオチド30〜500塩基の範囲の長さになるよう選択され;他の実施形態では、第1セットのプライマー及び第2セットのプライマーは、クロノタイプがヌクレオチド30〜400塩基の範囲の長さになるよう選択され;他の実施形態では、第1セットのプライマー及び第2セットのプライマーは、クロノタイプがヌクレオチド30〜300塩基の範囲の長さになるよう選択され;他の実施形態では、第1セットのプライマー及び第2セットのプライマーは、クロノタイプがヌクレオチド30〜200塩基の範囲の長さになるよう選択される。   In some embodiments, the first set of primers and the second set of primers are selected such that the clonotype is at least 30 bases in length; in other embodiments, the first set of primers and the second set of primers The set of primers is selected such that the clonotype is in the range of nucleotides 30-500 bases; in other embodiments, the first set of primers and the second set of primers have a clonotype of nucleotides 30-400. In other embodiments, the first set of primers and the second set of primers are selected so that the clonotype has a length in the range of 30-300 bases of nucleotides; In other embodiments, the first set of primers and the second set of primers have a It is selected to be the length of the range of fault 30 to 200 bases.

PCR増幅プロトコールの例は、van Dongen et al,Leukemia,17:2257〜2317(2003)又はvan Dongen et al、米国特許公報2006/0234234号に見ることができ、これらの文献は参照により援用される。簡単に、プロトコール例としては以下のものがある:反応緩衝液:ABI Buffer II又はABI Gold Buffer(Life Technologies,San Diego,CA);最終用量50μL;サンプルDNA 100ng;各プライマー10pmol(以下の通り、増幅を調節するため調整する);dNTP最終濃度200μΜ;MgCl最終濃度1.5mM(標的配列及びポリメラーゼに応じ最適化させる);Taqポリメラーゼ(1〜2U/チューブ);サイクル条件:95℃で7分の熱変性;60℃でアニーリング;サイクル数:変性30秒;アニーリング30秒;伸長30秒。本発明の方法における、増幅に使用することのできるポリメラーゼは、市販のものであってよく、例えば、Taqポリメラーゼ、AccuPrimeポリメラーゼ、又はPfuが挙げられる。使用するポリメラーゼは、忠実度又は効率の好ましさをもとに選択することができる。 Examples of PCR amplification protocols can be found in van Dongen et al, Leukemia, 17: 2257-2317 (2003) or van Dongen et al, US Patent Publication 2006/0234234, which are incorporated by reference. . Briefly, examples of protocols include the following: Reaction buffer: ABI Buffer II or ABI Gold Buffer (Life Technologies, San Diego, Calif.); Final dose 50 μL; sample DNA 100 ng; each primer 10 pmol (as follows: Adjust to regulate amplification); dNTP final concentration 200 μΜ; MgCl 2 final concentration 1.5 mM (optimize depending on target sequence and polymerase); Taq polymerase (1-2 U / tube); Cycle conditions: 7 at 95 ° C. Heat denaturation for minutes; annealing at 60 ° C .; number of cycles: denaturation 30 seconds; annealing 30 seconds; extension 30 seconds. The polymerase that can be used for amplification in the method of the present invention may be a commercially available one, and examples thereof include Taq polymerase, AccuPrime polymerase, or Pfu. The polymerase used can be selected based on fidelity or efficiency preference.

初期工程において、リアルタイムPCR、ピコグリーン染色、ナノスケールで流体を用いる電気泳動(例えば、LabChip)又は紫外線吸収測定を用いることで、サンプル中の増幅可能な材料の機能量を判断することができる。   In the initial step, the functional quantity of the amplifiable material in the sample can be determined by using real-time PCR, picogreen staining, electrophoresis using a fluid at the nanoscale (for example, LabChip) or ultraviolet absorption measurement.

一態様では、初期群中の配列の相対量が、増幅させた群又はアンプリコンにおけるものと実質的に等しくなるよう、本発明の多重増幅を実施する。すなわち、サンプル群に含まれるメンバー配列間の増幅バイアスが最小限に抑えられるよう多重増幅を実施する。一実施形態では、アンプリコン中のそれぞれの相対量が、初期サンプルにおける値の5倍以内に収まる場合、このような相対量は実質的に等しい。別の実施形態では、アンプリコン中のそれぞれの相対量が、初期サンプルにおける値の2倍以内に収まる場合、このような相対量は実質的に等しい。以下に詳細に開示される通り、PCRにおける増幅バイアスは、従来法を用い検出及び補正することができ、そのため、PCRプライマーのセットは、任意のサンプルについてバイアスのかかっていない増幅をもたらすよう、所定のレパトアに関し選択することができる。   In one aspect, the multiplex amplification of the invention is performed such that the relative amount of sequences in the initial group is substantially equal to that in the amplified group or amplicon. That is, multiplex amplification is performed so that amplification bias between member sequences included in the sample group is minimized. In one embodiment, such relative amounts are substantially equal if each relative amount in the amplicon falls within five times the value in the initial sample. In another embodiment, such relative amounts are substantially equal if each relative amount in the amplicon falls within twice the value in the initial sample. As disclosed in detail below, amplification bias in PCR can be detected and corrected using conventional methods, so that a set of PCR primers can be determined to provide unbiased amplification for any sample. You can choose for your repertoire.

いくつかの実施形態では、増幅バイアスは、2段階増幅(例えば、上記に引用した、Faham及びWillisに記載の通り)を実施することにより回避することができ、ここで、第1又は一次段階では、標的配列に対し非相補的なテールを有するプライマーを用い、増幅サイクルを小数回(例えば、2〜5、又は2〜10、又は2〜15サイクル)実施する。テールは、一次アンプリコンの配列末端に付加されるプライマー結合部位を含むものであり、かかる結合部位を、単一の順方向プライマー及び単一の逆方向プライマーのみを用いる第2段階の増幅に用いることにより、増幅バイアスの主因が排除される。第2段階の増幅を開始する前に、第1段階で伸長していないプライマーを反応混合物から除去し、あるいは失活させる。いくつかの実施形態では、一次PCRは、プライマーが異なることにより増幅に生じる差を最小限に抑えるべく、サイクル数が十分に少ない(例えば、2〜10サイクル)。次に、差次的な増幅の発生を排除すべく、一対のプライマーにより二次増幅を実施する。いくつかの実施形態では、反応用量の数%又は数部、例えば、一次PCRの反応用量の1%を、二次PCRの反応混合物に直接用いる。いくつかの実施形態では、第一段階の増幅及び第二段階の増幅に、合計少なくとも35サイクルが割り当てられる。   In some embodiments, amplification bias can be avoided by performing a two-stage amplification (eg, as described in Faham and Willis, cited above), where the first or primary stage is Using a primer with a tail that is non-complementary to the target sequence, the amplification cycle is performed a few times (eg, 2-5, or 2-10, or 2-15 cycles). The tail includes a primer binding site added to the sequence amplicon of the primary amplicon, and such binding site is used for the second stage amplification using only a single forward primer and a single reverse primer. This eliminates the main cause of the amplification bias. Prior to initiating the second stage amplification, the primer not extended in the first stage is removed from the reaction mixture or inactivated. In some embodiments, the primary PCR has a sufficiently low number of cycles (eg, 2-10 cycles) to minimize differences that occur in amplification due to different primers. Next, secondary amplification is performed with a pair of primers to eliminate the occurrence of differential amplification. In some embodiments, several percent or several parts of the reaction dose, eg, 1% of the primary PCR reaction dose, is used directly in the secondary PCR reaction mixture. In some embodiments, a total of at least 35 cycles is allocated to the first stage amplification and the second stage amplification.

いくつかの実施形態では、内部標準を組み合わせ、再構成された核酸のサンプルと同じ反応で増幅させることができる。内部標準は、配列が既知でありかつ濃度が既知である核酸とする。例えば、内部標準は、免疫受容体鎖の部分をコードしている天然の核酸をクローン化した複製物であってよく、又は合成核酸であってもよい。いくつかの実施形態では、内部標準の長さ及び塩基組成は、増幅させる具体的な免疫受容体鎖を再現するよう選択する。増幅後の内部標準の相対濃度における変化をモニタリングすることにより増幅バイアスを検出することができ、バイアスのない増幅条件を決定することができる。例えば、プライマー長、位置、及び濃度を変更させて、増幅産物のバイアスを最小限に抑えることもできる。いくつかの実施形態では、複数の内部標準を反応に使用し;いくつかの実施形態では、2〜50種の異なる内部標準を反応に使用し;他の実施形態では、2〜25種の異なる内部標準を反応に使用し;いくつかの実施形態では、2〜10種の異なる内部標準を反応に使用する。いくつかの実施形態では、増幅産物中の、異なる標的ヌクレオチド(例えば、すべての又は抜粋したクロノタイプ又は内部標準)の配列の相対頻度を測定することにより増幅バイアスを判断する。他の実施形態では、2種以上の内部標準など、選択した核酸を定量的リアルタイムPCRすることにより、増幅バイアスの存在、非存在、又はレベルを求める。内部標準を使用して、元のサンプルに含まれる異なるクロノタイプ数を定量することもできる。このような分子定量法はよく知られており、例えば、Brenner et al、米国特許第7,537,897号が挙げられる。この文献は、参照により本明細書に援用される。   In some embodiments, internal standards can be combined and amplified in the same reaction as the reconstituted nucleic acid sample. The internal standard is a nucleic acid of known sequence and known concentration. For example, the internal standard can be a duplicate of a natural nucleic acid encoding a portion of an immunoreceptor chain, or it can be a synthetic nucleic acid. In some embodiments, the length and base composition of the internal standard is selected to reproduce the specific immunoreceptor chain to be amplified. By monitoring the change in the relative concentration of the internal standard after amplification, the amplification bias can be detected, and amplification conditions without bias can be determined. For example, primer length, position, and concentration can be altered to minimize bias of the amplification product. In some embodiments, multiple internal standards are used in the reaction; in some embodiments, 2-50 different internal standards are used in the reaction; in other embodiments, 2-25 different standards are used. An internal standard is used for the reaction; in some embodiments, 2-10 different internal standards are used for the reaction. In some embodiments, the amplification bias is determined by measuring the relative frequency of sequences of different target nucleotides (eg, all or excerpted chronotypes or internal standards) in the amplification product. In other embodiments, the presence, absence, or level of amplification bias is determined by quantitative real-time PCR of selected nucleic acids, such as two or more internal standards. An internal standard can also be used to quantify the number of different clonotypes contained in the original sample. Such molecular quantification methods are well known and include, for example, Brenner et al, US Pat. No. 7,537,897. This document is incorporated herein by reference.

配列リードの生成
本発明の方法には、任意のハイスループットな核酸配列決定法を使用することができる。好ましくは、このような方法には、費用効率が高い方法で大量の配列データを生成する能力があり、これにより、少なくとも1000種のクロノタイプを決定することができ、好ましくは、少なくとも10,000〜1,000,000種のクロノタイプを生成することができる。DNA配列決定法としては、標識した末端又はプライマーと、スラブゲル及びキャピラリーゲル分離を用いる古典的なジデオキシ法(サンガー法)、可逆的に末端標識したヌクレオチドを用いる合成による配列決定法、ピロシーケンス、454シーケンス、標識したオリゴヌクレオチドプローブのライブラリに対する対立遺伝子特異的なハイブリダイゼーション、標識したクローンライブラリに対する対立遺伝子特異的なハイブリダイゼーション及びそれに続くライゲーションを用いる合成による配列決定、重合工程中に組み込まれる標識ヌクレオチドのリアルタイムモニタリング、ポロニー(polony)配列決定法、及びSOLiD配列決定法が挙げられる。近年では、ポリメラーゼ又はリガーゼを用いる連続的又は単回の伸長反応、並びにプローブライブラリを用いる単回又は連続的な差次的ハイブリダイゼーションにより、分離した分子を配列決定することが実証されている。これらの反応は、これまでにも数多くのクローン配列に対して同時に実施されており、現行の商業用途では、平行して100×10の配列で実証されているものなどが挙げられる。したがって、T細胞受容体(TCR)及び/又はB細胞受容体(BCR)のレパトアを研究するに当たって、これらの配列決定アプローチを使用することができる。本発明の一態様では、同時に配列決定される固相表面上で個々の分子を空間的に分離する工程を含む、ハイスループットな配列決定法を利用する。このような固相表面は、非多孔性表面[Solexaシーケンシング、例えば、Bentley et al,Nature,456:53〜59(2008)又はComplete Genomicsシーケンシング、例えば、Drmanac et al,Science,327:78〜81(2010)]、ビーズ又は粒子を結合させたテンプレートを含み得る、ウェルのアレイ[454社によるものなど、例えば、Margulies et al,Nature,437:376〜380(2005)又はIon Torrentシーケンシング、米国特許公報第2010/0137143号又は同第2010/0304982号]、微細加工膜[SMRTシーケンシング、例えば、Eid et al,Science,323:133〜138(2009)]、又はビーズアレイ(SOLiDシーケンシング又はポロニーシーケンシング、例えば、Kim et al,Science,316:1481〜1414(2007)]を含み得る。別の態様では、このような方法は、固相表面でそれぞれを空間的に分離する前又はその後に単離分子を増幅させることを含む。増幅の前には、エマルジョンPCRなどのエマルジョン系増幅、又はローリングサークル型の増幅を含ませることもできる。
Generation of Sequence Reads Any high throughput nucleic acid sequencing method can be used in the methods of the present invention. Preferably, such methods are capable of generating large amounts of sequence data in a cost-effective manner, so that at least 1000 chronotypes can be determined, preferably at least 10,000. ~ 1,000,000 chronotypes can be produced. DNA sequencing methods include labeled dideoxy methods using labeled ends or primers and slab gel and capillary gel separation (Sanger method), synthetic sequencing using reversibly end-labeled nucleotides, pyrosequences, 454 Sequencing, allele-specific hybridization to a library of labeled oligonucleotide probes, allele-specific hybridization to a labeled clone library and subsequent sequencing using ligation, of labeled nucleotides incorporated during the polymerization process Real-time monitoring, polony sequencing, and SOLiD sequencing. In recent years, it has been demonstrated to sequence separated molecules by sequential or single extension reactions using polymerases or ligases, as well as single or continuous differential hybridization using probe libraries. These reactions have been performed simultaneously on a large number of clonal sequences so far, and those currently demonstrated in parallel with 100 × 10 6 sequences in current commercial applications. Thus, these sequencing approaches can be used in studying the T cell receptor (TCR) and / or the B cell receptor (BCR) repertoire. One aspect of the invention utilizes a high-throughput sequencing method that includes the step of spatially separating individual molecules on a solid phase surface that is simultaneously sequenced. Such solid phase surfaces are non-porous surfaces [Solexa sequencing, eg Bentley et al, Nature, 456: 53-59 (2008) or Complete Genomics sequencing, eg Dranac et al, Science, 327: 78. 81 (2010)], an array of wells that may contain a template with beads or particles attached [such as by 454 companies, eg, Margulies et al, Nature, 437: 376-380 (2005) or Ion Torrent sequencing. , US Patent Publication No. 2010/0137143 or 2010/0304982], microfabricated membranes [SMRT sequencing, eg, Eid et al, Science, 323: 133-1 38 (2009)], or bead arrays (SOLiD sequencing or polony sequencing, eg, Kim et al, Science, 316: 1481-1414 (2007)). Amplifying the isolated molecules before or after spatially separating them from each other on the solid surface, which may include emulsion-based amplification, such as emulsion PCR, or rolling circle type amplification. You can also.

個々のテンプレート分子が固相表面上で空間的に分離されているSolexa系シーケンシングなど、可逆化ターミネーターを用いる合成によるシーケンシング後、それらの分子をブリッジPCRにより同時に増幅させて、別個のクローン群、すなわちクラスターを形成させた後、配列決定する、Bentley et al(上掲)及び製造元の使用説明書(例えば、TruSeq(商標)サンプル調製キット及びデータシート[Illumina社,San Diego,CA,2010]における記載;並びに、以下の参照:米国特許第6,090,592号;同第6,300,070号;同第7,115,400号;及び欧州特許第EP0972081B1号(これらの文献は参照により援用する)における記載を用いるアプローチを特に対象とする。一実施形態では、固相表面に配置及び増幅させた各分子は、少なくとも10/cmの密度;又は少なくとも5×10/cmの密度;又は少なくとも10/cmの密度でクラスターを形成する。Solexa系シーケンシングは、クラスター中の同じ標的配列(又はテンプレート)から2つの配列リードを生成し、それぞれの標的配列の反対側の末端から1つの配列リードを生成する性能も提供する。いくつかの実施形態では、このような配列リード対を組み合わせて、一連の解析において単一の配列リードとして処理することもでき、又はこのような対を別個に、ただし、それらが同じクラスターに由来することを考慮に入れて、処理することもできる。場合により、同じテンプレートに由来する配列リード対は「メートペア(mate pair)」として言及し、テンプレートの両端からの配列決定プロセスは「二方向」配列決定法として言及する。いくつかの実施形態では、可逆的に末端標識したヌクレオチドを用いる合成により配列決定する工程には、テンプレートのそれぞれのクラスター又はクローン群に対する単一の配列リード、及びテンプレートのそれぞれのクラスター又はクローン群に対する複数の配列リード(限定するものではないが、メートペアが挙げられる)の生成が包含される。尚更なる実施形態では、テンプレートのそれぞれのクラスター又はクローン群について複数の配列リードを生成するとき、このような複数の配列リードを組み合わせて、結合工程などの以降の解析で使用するのに有効な、単一の配列リードを形成することもできる。 After sequencing by synthesis using a reversible terminator, such as Solexa sequencing, in which individual template molecules are spatially separated on the solid surface, the molecules are simultaneously amplified by bridge PCR to produce separate clones Bentley et al (supra) and manufacturer's instructions (eg, TruSeq ™ sample preparation kit and data sheet [Illumina, San Diego, Calif., 2010]). And the following references: US Pat. No. 6,090,592; US Pat. No. 6,300,070; US Pat. No. 7,115,400; and European Patent No. EP 0 972 081 B1 (these references are incorporated by reference) The approach using the description in . Interest In one embodiment, each molecule is located and amplified to a solid surface, a density of at least 10 5 / cm 2; or at least 5 × 10 5 / cm 2 density, or at least 10 6 / cm 2 Solexa-based sequencing generates two sequence reads from the same target sequence (or template) in the cluster and one sequence read from the opposite end of each target sequence In some embodiments, such sequence read pairs can also be combined and treated as a single sequence read in a series of analyses, or such pairs can be separated separately, although they Can be processed taking into account that they are derived from the same cluster, optionally sequence reads from the same template Pairs are referred to as “mate pairs,” and the sequencing process from both ends of the template is referred to as “bidirectional” sequencing.In some embodiments, synthesis using reversibly end-labeled nucleotides. The steps of sequencing by: a single sequence read for each cluster or clone group of templates and multiple sequence reads for each cluster or clone group of templates (including but not limited to mate pairs) In yet a further embodiment, when generating multiple sequence reads for each cluster or clone group of a template, such multiple sequence reads can be combined for subsequent analysis such as a binding step. It can also form a single sequence read that is useful to use Kill.

一態様では、個人に由来するサンプルの配列に基づくクロノタイププロファイルは、以下の工程:(a)個人のT細胞及び/又はB細胞に由来する核酸サンプルを得る工程;(b)このような核酸サンプルに由来する個々の分子を空間的に分離する工程(個々の分子は、サンプル中の核酸から生成された少なくとも1つのテンプレートを含み、このテンプレートは、体細胞変異により再構成された領域又はそれらの部分を含み、それぞれの個々の分子は、少なくとも1つの配列リードを生成し得るものである);(c)この空間的に分離させた個々の分子を配列決定する工程;並びに(d)核酸サンプル由来の各配列の核酸分子の豊富さを評価して、クロノタイププロファイルを生成する工程、を用い得られる。一実施形態では、体細胞変異により再構成された領域は、それぞれ、V領域及びJ領域を含む。別の実施形態では、配列決定する工程は、求められたそれぞれのクロノタイプについて複数の配列リードを生成する工程を包含する。更に他の実施形態では、配列決定する工程は、複数の配列リード由来の情報又はデータを組み合わせて、それぞれのクロノタイプを生成する工程を包含する。いくつかの実施形態では、このような組み合わせる工程は、Faham及びWillis、米国特許第8,628,927号(この教示は参照により本願に援用される)に記載の通りに配列リードを結合させることにより、あるいはFaham et al,米国特許公報2013/0236895A1号(この教示は参照により本願に援用される)に記載の通りに配列タグを用いることにより実施することもできる。別の実施形態では、配列決定する工程は、空間的に分離させた個々の分子のそれぞれを二方向的に配列決定して、少なくとも1つの順方向配列リード及び少なくとも1つの逆方向配列リードを生成することを含む。   In one aspect, a clonotype profile based on the sequence of a sample derived from an individual comprises the following steps: (a) obtaining a nucleic acid sample derived from the individual's T cells and / or B cells; (b) such a nucleic acid. Spatial separation of individual molecules from the sample (individual molecules include at least one template generated from nucleic acids in the sample, which is a region reconstructed by somatic mutation or those Each individual molecule is capable of producing at least one sequence read); (c) sequencing the spatially separated individual molecules; and (d) a nucleic acid Assessing the abundance of nucleic acid molecules in each sequence from the sample to generate a clonotype profile. In one embodiment, the region reconstructed by somatic mutation comprises a V region and a J region, respectively. In another embodiment, the sequencing step includes generating a plurality of sequence reads for each determined clonotype. In yet another embodiment, the sequencing step includes combining information or data from multiple sequence reads to generate each chronotype. In some embodiments, such a combining step involves combining sequence reads as described in Faham and Willis, US Pat. No. 8,628,927, the teachings of which are hereby incorporated by reference. Or by using a sequence tag as described in Faham et al, US 2013/0236895 A1, the teachings of which are incorporated herein by reference. In another embodiment, sequencing comprises bi-directionally sequencing each of the spatially separated individual molecules to generate at least one forward sequence read and at least one reverse sequence read. Including doing.

更に、後者の実施形態では、少なくとも1つの順方向配列リード及び少なくとも1つの逆方向配列リードは重複領域を有し、このような重複領域の塩基は、このような配列リード間の逆方向に相補的な関係をもとに決定される。更に別の実施形態では、体細胞変異により再構成された領域のそれぞれは、V領域及びJ領域を含み、かつ配列決定する工程は、J領域中の部分から開始し、会合するV領域の方向に伸長する1つ以上の順方向配列リード及び少なくとも1つの逆方向配列リードをもとに、個々の核酸分子のそれぞれの配列を決定する工程を更に含む。別の実施形態では、個々の分子は、完全なIgH分子、不完全なIgH分子、完全なIgK分子(complete)、失活しているIgK分子、TCRβ分子、TCRγ分子、完全なTCRδ分子、及び不完全なTCRδ分子からなる群から選択される核酸を含む。別の実施形態では、配列決定する工程は、クオリティスコアが単調減少する配列リードを生成する工程を含む。別の実施形態では、上記の方法は、以下の工程:(a)個人のT細胞及び/又はB細胞に由来する核酸サンプルを得る工程;(b)このような核酸サンプルに由来する個々の分子を空間的に分離する工程(個々の分子は、サンプル中の核酸からそれぞれ生成されるテンプレートネステッドセットを含み、かつ体細胞変異により再構成された領域又はそれらの部分をそれぞれ含み、それぞれのネステッドセットは、それぞれ同じ方向に伸長しかつネステッドセットが生成された核酸上の異なる部分から始まる複数の配列リードを産生し得るものである);(c)この空間的に分離させた個々の分子を配列決定する工程;並びに(d)核酸サンプル由来の各配列の核酸分子の豊富さを評価して、クロノタイププロファイルを生成する工程、を含む。別の実施形態では、配列決定する工程はネステッドセットのそれぞれについて複数の配列リードを生成する工程を包含する。別の実施形態では、体細胞変異により再構成されたそれぞれの領域は、V領域及びJ領域を含み、複数の配列リードのそれぞれは、V領域の異なる部分から開始し、会合する(associated)J領域の方向に伸長する。   Further, in the latter embodiment, at least one forward sequence read and at least one reverse sequence read have overlapping regions, and the bases of such overlapping regions are complementary in the reverse direction between such sequence reads. It is decided based on the relationship. In yet another embodiment, each of the regions reconstructed by somatic mutation comprises a V region and a J region, and the sequencing step starts from a portion in the J region and the direction of the associated V region Further comprising determining the sequence of each of the individual nucleic acid molecules based on the one or more forward sequence reads and at least one reverse sequence read extending to In another embodiment, the individual molecules are complete IgH molecules, incomplete IgH molecules, complete IgK molecules (complete), inactivated IgK molecules, TCRβ molecules, TCRγ molecules, complete TCRδ molecules, and A nucleic acid selected from the group consisting of incomplete TCRδ molecules. In another embodiment, sequencing includes generating a sequence read with a monotonically decreasing quality score. In another embodiment, the above method comprises the following steps: (a) obtaining a nucleic acid sample derived from an individual's T cells and / or B cells; (b) individual molecules derived from such a nucleic acid sample. (Individual molecules each include a template nested set generated from the nucleic acid in the sample and each region or part thereof reconstructed by somatic mutation, and each nested set Can produce multiple sequence reads, each extending in the same direction and starting from different parts on the nucleic acid from which the nested set was generated); (c) sequencing this spatially separated individual molecule And (d) evaluating the abundance of nucleic acid molecules of each sequence from the nucleic acid sample to generate a clonotype profile.In another embodiment, the sequencing step includes generating a plurality of sequence reads for each of the nested sets. In another embodiment, each region reconstructed by somatic mutation comprises a V region and a J region, each of the plurality of sequence reads starting from a different portion of the V region and associated J Stretch in the direction of the region.

一態様では、個人に由来するそれぞれのサンプルに関し、本発明の方法に使用される配列決定法は、1回のラン当たり少なくとも1000のクロノタイプ配列を生成し;別の態様では、かかる手法は、1回のラン当たり少なくとも10,000のクロノタイプ配列を生成し;別の態様では、かかる手法は、1回のラン当たり少なくとも100,000のクロノタイプ配列を生成し;別の態様では、かかる手法は、1回のラン当たり少なくとも500,000のクロノタイプ配列を生成し;並びに別の態様では、かかる手法は、1回のラン当たり少なくとも1,000,000のクロノタイプ配列を生成する。更に別の態様では、このような手法は、個々のサンプルの1回のラン当たり100,000〜1,000,000のクロノタイプの配列を生成する。前述のそれぞれにおいて、1回のラン当たりのそれぞれのクロノタイプは、少なくとも10個の配列リードから求められる。   In one aspect, for each sample from an individual, the sequencing method used in the method of the invention produces at least 1000 clonotype sequences per run; in another aspect, such an approach comprises: Producing at least 10,000 clonotype sequences per run; in another aspect, such an approach produces at least 100,000 clonotype sequences per run; in another aspect, such an approach Produces at least 500,000 clonotype sequences per run; as well as in other embodiments such an approach produces at least 1,000,000 clonotype sequences per run. In yet another aspect, such an approach produces 100,000 to 1,000,000 chronotype arrays per run of individual samples. In each of the foregoing, each chronotype per run is determined from at least 10 sequence reads.

提供する本発明の方法で使用する配列決定法により、1リード当たり、約30bp、約40bp、約50bp、約60bp、約70bp、約80bp、約90bp、約100bp、約110、約120bp、約150bp、約200bp、約250bp、約300bp、約350bp、約400bp、約450bp、約500bp、約550bp、又は約600bpを生成することができる。   About 30 bp, about 40 bp, about 50 bp, about 60 bp, about 70 bp, about 80 bp, about 90 bp, about 100 bp, about 110, about 120 bp, about 150 bp per read, depending on the sequencing method used in the provided method of the present invention About 200 bp, about 250 bp, about 300 bp, about 350 bp, about 400 bp, about 450 bp, about 500 bp, about 550 bp, or about 600 bp.

配列データからのクロノタイプの決定
本発明のいくつかの実施形態では、配列タグを使用してクロノタイプを決定し、その他の実施形態では、配列タグを配列リードと組み合わせて結合させる工程を用い、クロノタイプを決定する。単一の固有の配列タグが実質的にすべての異なる標的ポリヌクレオチドに付加される実施形態では、配列タグによるクロノタイプの決定は直接的(straightforward)なものである。このような実施形態では、最初に配列タグに基づき配列リードをグループ化して、サンプルのクロノタイプを決定する。このようなグループ化は、従来の配列アライメント法により実施することもできる。アライメント法を選択するための指針として、参照により本願に援用されるBatzoglou Briefings in Bioinformatics 6:6〜22(2005)に記載のものを使用可能である。配列リードを固有の配列タグに応じたグループに構築した後、関連するクロノタイプの配列を解析して、サンプル由来のクロノタイプの配列を決定することができる。図4Aには、固有の配列タグに関連するクロノタイプの配列(配列番号:2)を決定することによるアライメント及び方法の例を例示する。本例では、それぞれの配列タグ(4302)をもとに11の配列リードをアライメントさせた後、それぞれの配列リードのクロノタイプ部分(4304)のそれぞれの部分のヌクレオチドを1、2、3、4、...nとして示し、比較する。例えば、部分6(4306)のヌクレオチドはt、t、g、t、t、t、t、t、t、c、tである;すなわち、9つのベースコールがtであり、1つは「g」(4308)であり、1つは「c」(4310)である(配列番号:3及び配列番号:4)。一実施形態では、クロノタイプ配列の各位置の正しい塩基の呼称は、主要な塩基がどう同定されるかによる。部分6(4306)の例では、配列リードのほとんどでこの部分のヌクレオチドがtであることから、この塩基の呼称は「t」である。他の実施形態では、配列リードのベースコールのクオリティスコア又は隣接する塩基の同定などの他の因子を考慮に入れて、クロノタイプ配列について正確なベースコールを決定することもできる。クロノタイプを上記の通り決定したならば、サンプルのそれぞれの異なるクロノタイプの豊富さ又は頻度を含むクロノタイププロファイルを構築することもできる。
Determination of clonotype from sequence data In some embodiments of the invention, a sequence tag is used to determine the clonotype, and in other embodiments, the step of combining the sequence tag in combination with a sequence read is used, Determine the chronotype. In embodiments where a single unique sequence tag is added to substantially all different target polynucleotides, the clonotype determination by the sequence tag is straightforward. In such an embodiment, the sequence reads are first grouped based on the sequence tag to determine the chronotype of the sample. Such grouping can also be performed by a conventional sequence alignment method. As a guideline for selecting an alignment method, those described in Batzoggu Briefings in Bioinformatics 6: 6-22 (2005), which are incorporated herein by reference, can be used. After constructing the sequence reads into groups according to unique sequence tags, the relevant clonotype sequences can be analyzed to determine the clonotype sequence from the sample. FIG. 4A illustrates an example of an alignment and method by determining the chronotype sequence (SEQ ID NO: 2) associated with a unique sequence tag. In this example, after aligning 11 sequence reads based on each sequence tag (4302), the nucleotides of each portion of the clonotype portion (4304) of each sequence read are 1, 2, 3, 4 ,. . . Shown as n and compared. For example, the nucleotides of moiety 6 (4306) are t, t, g, t, t, t, t, t, t, c, t; that is, nine base calls are t and one is “g (4308), and one is “c” (4310) (SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 4). In one embodiment, the correct base designation at each position of the clonotype sequence depends on how the primary base is identified. In the example of part 6 (4306), the base designation is “t” since the nucleotide of this part is t in most of the sequence reads. In other embodiments, an accurate base call can be determined for a clonotype sequence, taking into account other factors such as the sequence read base call quality score or identification of adjacent bases. Once the chronotype is determined as described above, a chronotype profile can be constructed that includes the abundance or frequency of each different chronotype in the sample.

いくつかの実施形態では、増幅前に配列タグにより標識されている、サンプル中の標的ポリヌクレオチド画分を増加させる目的で、配列タグを含有しているプライマーを利用して、1工程以上の伸長工程を実施することもできる。このような実施形態では、配列タグを含有しているプライマーの存在下での1工程以上の伸長工程により、標的ポリヌクレオチド及び/又はそのコピーが複数の異なる配列タグにより標識される。「複数」の指す数は、配列タグを含有しているプライマーの存在下で実施する伸長工程の数、増幅反応の効率、並びに順方向及び逆方向プライマーのどちらが配列タグを有するか又は両方が配列タグを有するかなどに応じて異なる。いくつかのこのような実施形態では、「複数」は、2〜15の範囲、又は2〜10の範囲、又は2〜5の範囲である。いくつかのこのような実施形態では、増幅後、サンプルのそれぞれの標的ポリヌクレオチドのコピーを複数のグループ又はサブセットに分類してもよく、ここで、それぞれのグループ又はサブセットのメンバーは、同じ配列タグにより標識されており、それぞれの異なるグループ又はサブセットのメンバーは、異なる配列タグにより標識されており;すなわち、同じグループのメンバーは同じ配列タグを有し、異なるグループのメンバーは異なる配列タグを有する。言い換えると、いくつかの実施形態では、増幅後、サンプル由来の標的ポリヌクレオチドのそれぞれのコピーは、異なる2つの配列タグのうちの1つで標識されることになり;又は他の実施形態では、サンプル由来の標的ポリヌクレオチドのそれぞれのコピーは、異なる3つの配列タグのうちの1つで標識されることになり;又は他の実施形態では、サンプル由来の標的ポリヌクレオチドのそれぞれのコピーは、異なる4つの配列タグのうちの1つで標識されることになり、これが以降同様に順次繰り返される。これらの実施形態では、クロノタイプは、配列タグの組み合わせをアライメントした後、共通の起点(common origin)がエラー率及び相対頻度の関数として真であるという尤度に基づき、同じ親配列に由来するものとしてグループ内の配列リードを処理するために、結合させる工程により決定することもできる。図4Bは、このような実施形態に由来する配列リードを例示する。あるアプローチでは、配列リードは、最初に共通の配列タグ(4402)によりグループ化され、この図の場合、結果として3つのグループ(4420)、(4422)、及び(4424)が形成されている。いくつかの実施形態では、それぞれのグループ内で、配列(4404)を解析してグループのコンセンサス配列を決定する;例えば、上記の通り、それぞれのヌクレオチド部分において、塩基は、主要な塩基、又は最も高頻度な塩基などとして参照することができる。次に、コンセンサス配列群を互いに結合させてクロノタイプを決定することもできる。   In some embodiments, one or more extension steps are utilized utilizing primers containing a sequence tag to increase the target polynucleotide fraction in the sample that is labeled with the sequence tag prior to amplification. A process can also be carried out. In such embodiments, the target polynucleotide and / or a copy thereof is labeled with a plurality of different sequence tags by one or more extension steps in the presence of a primer containing the sequence tag. “Multiple” refers to the number of extension steps performed in the presence of a primer containing a sequence tag, the efficiency of the amplification reaction, and whether the forward or reverse primer has a sequence tag or both are sequenced It depends on whether you have a tag. In some such embodiments, “plurality” is in the range of 2-15, or in the range of 2-10, or in the range of 2-5. In some such embodiments, after amplification, each target polynucleotide copy of the sample may be classified into a plurality of groups or subsets, wherein members of each group or subset are the same sequence tag. Members of each different group or subset are labeled with different sequence tags; that is, members of the same group have the same sequence tag and members of different groups have different sequence tags. In other words, in some embodiments, after amplification, each copy of the target polynucleotide from the sample will be labeled with one of two different sequence tags; or in other embodiments, Each copy of the target polynucleotide from the sample will be labeled with one of three different sequence tags; or in other embodiments, each copy of the target polynucleotide from the sample is different. It will be labeled with one of the four sequence tags, and this will be repeated sequentially thereafter. In these embodiments, clonotypes are derived from the same parent sequence based on the likelihood that after aligning the sequence tag combination, the common origin is true as a function of error rate and relative frequency. It can also be determined by the step of combining to process the sequence reads within the group. FIG. 4B illustrates sequence reads from such an embodiment. In one approach, sequence reads are first grouped by a common sequence tag (4402), which in the case of this figure results in the formation of three groups (4420), (4422), and (4424). In some embodiments, within each group, the sequence (4404) is analyzed to determine the group's consensus sequence; for example, as described above, in each nucleotide portion, the base is the major base, or the most It can be referred to as a high frequency base. The consensus sequence groups can then be combined together to determine the chronotype.

いくつかの実施形態では、本発明の上記態様は、サンプル中の実質的に任意の核酸群をプロファイリングするための方法において実施することもできる。このような方法は、工程:(a)核酸群を含むサンプルを得る工程;(b)群の核酸に対し配列タグを付加してタグ−核酸複合体を生成する工程(ここで、少なくとも1つの核酸群又はそれらのコピーは異なる配列タグを付加される);(c)タグ−核酸複合体を増幅させる工程;(d)タグ−核酸複合体を配列決定して、エラー率を有し核酸配列及びタグ配列を含む配列リードを生成する工程;(e)同様のタグ配列を有する配列リードをアライメントして、同じ配列タグを有する配列リードのグループを形成する工程;(f)グループの配列リードを結合させて核酸配列を決定する工程(ここで、配列リードのグループの尤度が明らかに少なくとも25%であるときは常に、配列リードのグループを、異なる配列に結合させる);並びに(g)配列のレベルを決定することにより群の配列プロファイルを決定する工程、を含む。再構成された核酸群のプロファイリングに利用するとき、このような方法は、次の工程:(a)個人から、T細胞及び/又はB細胞及び/又は無細胞系DNAを含むサンプルを得る工程;(b)サンプル由来のT細胞受容体遺伝子又はイムノグロブリン遺伝子の再構成された核酸分子に配列タグを付加してタグ−核酸複合体を生成する工程(ここで、サンプル由来の少なくとも1つの再構成された核酸又はそれらのコピーには異なる配列タグが付加される);(c)タグ−核酸複合体を増幅させる工程;(d)タグ−核酸複合体を配列決定して、エラー率を有しタグ配列及び再構成された核酸配列を含む配列リードを生成する工程;(e)同様のタグ配列を有する配列リードをアライメントして、同じ配列タグを有する配列リードのグループを形成する工程;(f)グループの配列リードを結合させてクロノタイプを決定する工程(ここで、配列リードのグループの尤度が明らかに少なくとも25%であるとき、配列リードのグループを異なる配列に結合させる);並びに(g)クロノタイプのレベルを決定することによりサンプルのクロノタイププロファイルを決定する工程、により実施することもできる。   In some embodiments, the above aspects of the invention can also be implemented in a method for profiling virtually any group of nucleic acids in a sample. Such a method comprises the steps of: (a) obtaining a sample comprising a group of nucleic acids; (b) adding a sequence tag to the group of nucleic acids to form a tag-nucleic acid complex, wherein at least one Nucleic acid groups or copies thereof are appended with different sequence tags); (c) amplifying the tag-nucleic acid complex; (d) sequencing the tag-nucleic acid complex to provide an error rate nucleic acid sequence And (e) aligning sequence reads having similar tag sequences to form a group of sequence reads having the same sequence tag; (f) creating a group of sequence reads. Binding to determine a nucleic acid sequence, wherein whenever the likelihood of a group of sequence reads is clearly at least 25%, the group of sequence reads is bound to a different sequence; Determining the sequence profile of the group by determining the level of g) sequences including,. When utilized for profiling of reconstituted nucleic acid groups, such a method comprises the following steps: (a) obtaining a sample containing T cells and / or B cells and / or cell-free DNA from an individual; (B) adding a sequence tag to the reconstituted nucleic acid molecule of the sample-derived T cell receptor gene or immunoglobulin gene to produce a tag-nucleic acid complex (wherein at least one reconstitution from the sample) (C) amplifying the tag-nucleic acid complex; (d) sequencing the tag-nucleic acid complex and having an error rate. Generating a sequence read comprising a tag sequence and a reconstructed nucleic acid sequence; (e) aligning sequence reads having similar tag sequences and grouping sequence reads having the same sequence tag (F) combining the group of sequence reads to determine the clonotype (where the group of sequence reads is clearly at least 25% and the group of sequence reads is a different sequence) And (g) determining the clonotype profile of the sample by determining the level of the clonotype.

上記の実施形態及び本明細書に開示されるその他の実施形態において、タグ−核酸複合体を配列決定する工程は、アンプリコンに由来するタグ−核酸複合体のサンプルを配列決定することを含む。通常、このようなサンプルは、もとのサンプル(すなわち、組織サンプル又は血液サンプルなど)における標的ポリヌクレオチドの相対頻度が、増幅反応産物に由来するタグ−核酸複合体サンプルにおいても維持されている、代表的なサンプルである。いくつかの実施形態では、免疫受容体分子をコードしている再構成された核酸群が解析され、タグ−核酸複合体サンプルは、少なくとも10個のタグ−核酸複合体を含み;他の実施形態では、このようなサンプルは少なくとも10個のタグ−核酸複合体を含み;他の実施形態では、このようなサンプルは、少なくとも10個のタグ−核酸複合体を含み;他の実施形態では、このようなサンプルは、少なくとも10個のタグ−核酸複合体を含む。 In the above and other embodiments disclosed herein, sequencing the tag-nucleic acid complex comprises sequencing a sample of the tag-nucleic acid complex derived from an amplicon. Typically, such samples maintain the relative frequency of the target polynucleotide in the original sample (ie, tissue sample or blood sample, etc.) also in the tag-nucleic acid complex sample derived from the amplification reaction product. A representative sample. In some embodiments, a reconstituted nucleic acid group encoding an immunoreceptor molecule is analyzed, and the tag-nucleic acid complex sample comprises at least 10 4 tag-nucleic acid complexes; In form, such a sample comprises at least 10 5 tag-nucleic acid complexes; in other embodiments, such a sample comprises at least 10 6 tag-nucleic acid complexes; Then, such a sample contains at least 10 7 tag-nucleic acid complexes.

配列リードの結合
複数の配列タグがもとの再構成された核酸又はそれらのコピーに付加される実施形態では、クロノタイプを決定するために配列リード(又はグループのコンセンサス配列リード)を結合させる工程を実施してもよい。配列決定法にエラーが含まれない場合、所定のサンプルの配列リードのセットを減少させて、異なるクロノタイプのセットにすること、及びそれぞれのクロノタイプのリード数を記録することは自明である。しかしながら、配列決定エラーが存在する場合には、それぞれの本当のクロノタイプは、その配列に様々な数のエラーを含む配列リードの「集団」に埋没されることになる。配列決定エラーの「集団」は、配列空間のクロノタイプからの距離を延長させて、密度を低下させる。配列リードをクロノタイプに変換するに当たって、様々なアルゴリズムを利用可能である。一態様では、配列リードの結合(すなわち、1つ以上の配列エラーを有することが確認されているクロノタイプ候補を組み合わせること)は、少なくとも3つの因子:比較するそれぞれのクロノタイプについて得られる配列数;異なる塩基の数;及び不一致の部分の配列決定クオリティスコアに依存する。いくつかの実施形態では、予想されるエラー率及びエラーの二項分布をもとに尤度の比を構築し、評価してもよい。例えば、配列決定クオリティの低い領域に違いが1つ含まれる、150リードを有するクロノタイプ及び2リードを有するクロノタイプの2つのクロノタイプは、これらのクロノタイプが配列決定エラーにより生成されている可能性があるものとして、結合される傾向がある。一方で、違いが2つ含まれる、100リードを有するクロノタイプ及び50リードを有するクロノタイプの2つのクロノタイプは、これらのクロノタイプが配列決定エラーにより生成されている可能性は低いものとみなされ結合されない。いくつかの実施形態では、配列リードに由来するクロノタイプを決定するに当たり下記のアルゴリズムを使用することもできる。これらの概念のうちいくつかを図5Aに例示する。結合工程のいくつかの実施形態では、配列リードは、最初に候補のクロノタイプに変換される。このような変換は、利用する配列決定プラットフォームに依存する。Qスコアが高く長い配列リードを生成するプラットフォームに関しては、クロノタイプ候補として配列リード又はそれらの部分を直接採用することもできる。Qスコアが低く短い配列リードを生成するプラットフォームに関しては、関連する配列リードのセットをクロノタイプ候補に変換するにはいくつかのアラインメント及び構築工程が必要とされ得る。例えば、いくつかの実施形態では、Solexa系のプラットフォームに関しては、前述の通り、例えば、10以上の複数のクラスターから対としたリードのコレクションをもとにクロノタイプ候補が生成される。
Binding Sequence Leads In embodiments where multiple sequence tags are added to the original reconstructed nucleic acid or a copy thereof, binding the sequence reads (or group consensus sequence reads) to determine clonotypes. May be implemented. If the sequencing method contains no errors, it is obvious to reduce the set of sequence reads for a given sample to a different set of chronotypes and to record the number of reads for each chronotype. However, if there are sequencing errors, each real clonotype will be buried in a “population” of sequence reads that contain various numbers of errors in the sequence. A “population” of sequencing errors increases the distance from the clonotype of the sequence space, reducing density. Various algorithms are available for converting sequence reads into chronotypes. In one aspect, binding of sequence reads (ie, combining clonotype candidates that have been confirmed to have one or more sequence errors) is at least three factors: the number of sequences obtained for each clonotype to be compared Depending on the number of different bases; and the sequencing quality score of the mismatched part. In some embodiments, a likelihood ratio may be constructed and evaluated based on the expected error rate and the binomial distribution of errors. For example, two chronotypes, one with 150 reads and one with two leads, with one difference in the region with low sequencing quality, can be generated by sequencing errors. There is a tendency to be combined as having nature. On the other hand, two chronotypes, one with 100 differences and one with 50 leads, that contain two differences, are considered unlikely that these chronotypes were generated by sequencing errors. Is not combined. In some embodiments, the following algorithm can also be used in determining clonotypes derived from sequence reads. Some of these concepts are illustrated in FIG. 5A. In some embodiments of the binding step, the sequence reads are first converted to candidate clonotypes. Such a conversion depends on the sequencing platform utilized. For platforms that generate long sequence reads with high Q scores, sequence reads or portions thereof can also be directly employed as clonotype candidates. For platforms that generate short sequence reads with a low Q score, several alignment and construction steps may be required to convert the set of related sequence reads into candidate clonotypes. For example, in some embodiments, as for the Solexa-based platform, as described above, chronotype candidates are generated based on a collection of leads paired from, for example, 10 or more clusters.

図5Aに例示する通り、配列空間にクロノタイプ候補の頻度をプロットすることができる。図5Aでは、かかる空間は、例示の都合により一次元(横軸)に修正している。縦軸により、それぞれのクロノタイプ候補の頻度、log(リードカウント)、又は同様の測定値の規模を与える。図中、様々な記号(530)によりクロノタイプ候補を表す。本発明の一実施形態によると、候補となる2つのクロノタイプを、それらのそれぞれの頻度又はリードカウント(前述の通り)、それらの間で異なっている塩基の数(異なっている数が大きくなるほど結合させる可能性は低くなる)、並びにそれぞれの配列が異なっている位置の塩基のクオリティスコア(クオリティスコアが高くなるほど、結合させる可能性は低くなる)に応じ結合させる。クロノタイプ候補は、それらのそれぞれの頻度の順に検討することができる。図5Aは、頻度が最も高い3つの候補として、クロノタイプ候補1(532)、クロノタイプ候補7(534)、及びクロノタイプ候補11(536)を示す。それぞれのこのようなクロノタイプ候補に関連して、配列は近いものの頻度が劣る、その他のクロノタイプ候補が存在し、例えば、(i)クロノタイプ候補1(532)に関しては、クロノタイプ候補2(538)と、コーン(540)の内側に含まれる、クロノタイプ候補3、4、5、及び6とが存在し;クロノタイプ候補7(534)に関しては、コーン(542)の内側に含まれる、クロノタイプ候補8、9及び10が存在し;(iii)クロノタイプ候補11に関しては、コーン(544)の内側に含まれる、クロノタイプ候補12が存在する。このコーンは尤度の境界を示し、境界内部に含まれるクロノタイプ候補は、より頻度の高いクロノタイプ候補1、7又は11と結合されることになる。このような尤度の境界は、近隣のクロノタイプ候補(1については3、4、5及び6;7については8、9及び10;並びに11については12)の頻度と、配列空間における、それぞれの候補の、それぞれのより頻度の高いクロノタイプ候補からの距離とに応じる。クロノタイプ候補2(538)は、コーン(540)の外側にある;したがって、クロノタイプ候補1(532)とは結合されない。候補となるクローンの頻度が高くなるほど、頻度の低いものよりも真に異なるクロノタイプである可能性が高くなり、並びに頻度が低い(複数の)違いは、頻度の高い(複数の)違いよりもエラーである可能性が高くなることから、再度、(結合の)尤度の境界をコーンとして示す。   As illustrated in FIG. 5A, the frequency of clonotype candidates can be plotted in sequence space. In FIG. 5A, such a space is corrected to one dimension (horizontal axis) for convenience of illustration. The vertical axis gives the frequency of each chronotype candidate, log (read count), or the magnitude of a similar measurement. In the figure, chronotype candidates are represented by various symbols (530). According to one embodiment of the present invention, two candidate chronotypes are assigned their respective frequency or read count (as described above), the number of different bases between them (the larger the different number, As well as the quality score of bases at different positions in each sequence (the higher the quality score, the lower the possibility of binding). Chronotype candidates can be considered in order of their respective frequencies. FIG. 5A shows chronotype candidate 1 (532), chronotype candidate 7 (534), and chronotype candidate 11 (536) as the three most frequent candidates. In relation to each such chronotype candidate, there are other chronotype candidates that are close in sequence but inferior in frequency, eg, for (i) chronotype candidate 1 (532), chronotype candidate 2 ( 538) and Chronotype Candidates 3, 4, 5, and 6 contained within Cone (540); for Chronotype Candidate 7 (534), contained within Cone (542), There are chronotype candidates 8, 9 and 10; (iii) For chronotype candidate 11, there is chronotype candidate 12 included inside cone (544). This cone shows the boundary of likelihood, and the chronotype candidates contained within the boundary will be combined with the more frequent chronotype candidates 1, 7 or 11. Such likelihood boundaries depend on the frequency of neighboring clonotype candidates (3, 4, 5 and 6 for 1; 8, 9 and 10 for 7; and 12 for 11) and in sequence space, respectively. Depending on the distance from each of the more frequent chronotype candidates. Chronotype candidate 2 (538) is outside of cone (540); therefore, it is not combined with chronotype candidate 1 (532). The higher the frequency of candidate clones, the more likely it is a truly different chronotype than the less frequent one, and the less frequent (several) differences than the more frequent (several) differences Since the possibility of an error increases, the (boundary) likelihood boundary is again shown as a cone.

それぞれのクロノタイプ候補を埋没させる配列リード集団は、二項分布及び単一塩基エラーの見込みについての単純モデルを用いモデル化することができる。後者のエラーモデルは、V及びJ断片のマッピングから推察することができ、又はアルゴリズムを見出すクロノタイプそのものから自己整合及び収束性をもとに推察することができる。モデルは、配列空間のこの領域においてXのみが真のクロノタイプであるというヌルモデルの下、リードカウントC2及びEエラー(配列Xに対してのもの)を有する所与の「集団」配列Yが、完全なリードカウントC1を有する真のクロノタイプ配列Xの一部となる確率をもとに構築する。パラメーターC1、C2、及びEに従い、配列YをクロノタイプXと結合させるか否かの判断を行う。任意の所与のC1及びEについて、配列Yの結合を決定するため、最大値C2を予め算出する。YがクロノタイプXに含まれるというヌル仮説の下、隣接する配列XにエラーEを有するすべての可能性のある配列Yをまとめた後に、Yを結合させることに失敗する確率があるP値未満になるよう、C2の最大値を選択する。P値は、アルゴリズムのふるまいを制御し、結合の寛容性を増大させる若しくは低下させる値である。   The sequence read population that embeds each clonotype candidate can be modeled using a simple model for binomial distribution and the likelihood of single base error. The latter error model can be inferred from mapping of V and J fragments, or can be inferred from self-alignment and convergence from the chronotype itself that finds the algorithm. The model is a null model where only X is a true clonotype in this region of the sequence space, and given a “population” sequence Y with a read count C2 and an E error (for sequence X): It is constructed based on the probability of being part of a true chronotype sequence X having a complete read count C1. According to the parameters C1, C2 and E, it is determined whether or not the sequence Y is bound to the clonotype X. For any given C1 and E, the maximum value C2 is pre-calculated to determine the binding of array Y. Under the null hypothesis that Y is included in chronotype X, after putting together all possible sequences Y that have error E into adjacent sequences X, less than the P value that is likely to fail to join Y The maximum value of C2 is selected so that The P value is a value that controls the behavior of the algorithm and increases or decreases binding tolerance.

クロノタイプXに結合させるに当たって、そのリードカウントが閾値C2を超えるために、配列YがクロノタイプXに結合されない場合、配列Yは、別のクロノタイプを提供する候補となる(図5A中、クロノタイプ候補2(538)など)。同様に、このような原則を実装するアルゴリズムでは、この配列Y(Xとは独立していると見なされている)に、「より近い」ものである任意のその他の配列Y2、Y3などは、確実にXにまとめられなくなる。この「類似性」という概念には、Y及びXに対するエラーカウントと、X及びYの完全なリードカウントとの両方が包含され、すなわち、クロノタイプX周辺のエラー配列集団についての上記のモデルと同じ方法でモデル化される。この方法において、たまたま1つ以上のクロノタイプに「近い」ものであるとされた場合、「集団」配列は、それらの正確なクロノタイプに適切に所以するものであり得る。したがって、図5Aによると、クロノタイプ候補2がクロノタイプ候補1(532)とは真に異なるものであるとみなされる場合、特有のルーチン又はサブアルゴリズムにより、クロノタイプ候補1(532)及び2(538)のどちらと、1及び2の間にある候補4及び5とを結合すべきか(いずれか)を決定するルールが提供される。   In binding to clonotype X, if sequence Y is not bound to clonotype X because its read count exceeds threshold C2, sequence Y is a candidate for providing another clonotype (in FIG. 5A, clonotype X). Type candidate 2 (538), etc.). Similarly, in an algorithm that implements such a principle, any other array Y2, Y3, etc. that is “closer” to this array Y (which is considered to be independent of X) Certainly it will not be collected into X. This concept of “similarity” includes both error counts for Y and X and complete read counts for X and Y, ie, the same model as above for the error sequence population around clonotype X. Modeled in the way. In this way, if it happens to be “close” to one or more chronotypes, the “population” sequence may be appropriately attributed to their exact chronotype. Thus, according to FIG. 5A, if Chronotype Candidate 2 is considered to be truly different from Chronotype Candidate 1 (532), then by a unique routine or sub-algorithm, Chronotype Candidate 1 (532) and 2 ( 538) and a rule is provided that determines which (and which) candidates 4 and 5 between 1 and 2 should be combined.

一実施形態では、アルゴリズムは、リードカウントの最も高い配列Xから開始して、トップダウン式に進行する。この配列が、第1のクロノタイプを提供する。それらのカウントが予め算出された閾値を下回る場合(上記を参照のこと)、隣接する配列は第1のクロノタイプに結合させ、又はそれらが閾値を超える場合、若しくは結合させなかった別の配列に「より近い」場合には、そのまま残す。最大エラーカウント内の隣接するすべての配列を検索した後、リードをクロノタイプXに結合させるプロセスを完了する。結合させたリード及びすべてのリードは、その他のクロノタイプ生成に利用可能なリードのリストに加え、及びこのリストから除外する。次に、隣の配列を最も高いリードカウントに移動させる。隣接するリードを上記の通りこのクロノタイプに結合させ、閾値を超えるリードカウントを有する配列がなくなるまで、例えば、1超のカウントを有するすべての配列がクロノタイプのシードとして使用されるまでこのプロセスを継続する。   In one embodiment, the algorithm proceeds from top down, starting with sequence X with the highest read count. This arrangement provides the first chronotype. If their count falls below a pre-calculated threshold (see above), adjacent sequences bind to the first clonotype, or if they exceed the threshold, or another sequence that did not bind If it is “closer”, leave it as it is. After searching all adjacent sequences within the maximum error count, the process of binding the lead to chronotype X is completed. Combined leads and all leads are added to and excluded from the list of other leads available for chronotype generation. The next sequence is then moved to the highest read count. Combine adjacent reads to this chronotype as described above and continue this process until there are no more sequences with read counts above the threshold, e.g., all sequences with counts greater than 1 are used as chronotype seeds. continue.

上記の通り、上記アルゴリズムの別の実施形態では、関連する配列リードのクオリティスコアを考慮に入れて、候補となる配列Yを既存のクロノタイプXに結合させるかどうかを決定することを試験に更に追加してもよい。配列(複数可)Yについて、平均クオリティスコア(複数可)(配列Yを有するすべてのリード間で平均したもの)を決定する。ここで(were)、配列YとXは異なる。平均スコアが所定値を超える場合、その違いは、真に異なるクロノタイプを示すものである可能性が高いため、結合させるべきではなく、また平均スコアが所定値を下回る場合、配列Yは配列決定エラーにより生じたものである可能性が高いため、Xに結合させるべきである。   As noted above, another embodiment of the algorithm further includes testing to determine whether the candidate sequence Y is bound to an existing clonotype X taking into account the quality score of the associated sequence read. May be added. For sequence (s) Y, determine the average quality score (s) (averaged over all reads with sequence Y). Here, the arrays Y and X are different. If the average score exceeds a predetermined value, the difference is likely to indicate a truly different clonotype and should not be combined, and if the average score is below the predetermined value, the sequence Y is sequenced It should be coupled to X because it is most likely caused by an error.

クロノタイプ候補を結合させるために上記アルゴリズムを良好に実装するには、いくつかのインプット配列XよりもEエラーの小さい(すなわち、いくつかの配列距離測定値よりも小さい)配列を効率的にすべて特定する方法が求められる。この課題は、配列ツリーを利用することで解決できる。図5Dに例示する通り、このようなツリーの実装には、クロノタイプ候補のDNA配列の一文字表記にツリーのノードが限定されないという、ある程度独自の特徴がある。ノードは、コンピューターメモリーのより効率的な使用を可能にする任意の長配列を有し得る。   In order to successfully implement the above algorithm for combining clonotype candidates, all sequences with lower E errors than some input sequences X (ie, less than some sequence distance measurements) are all efficiently A method of identifying is required. This problem can be solved by using an array tree. As illustrated in FIG. 5D, the implementation of such a tree has some unique characteristics that the nodes of the tree are not limited to single letter notation of the DNA sequence of the candidate chronotype. Nodes can have any long array that allows more efficient use of computer memory.

所与のサンプルのすべてのリードを配列ツリーに配置する。それぞれの葉ノードは、関連するリードへの分岐点を保有する。クロノタイプ候補に固有の配列は、葉ノードから根ノードへと逆に走査することにより回収される。根ノード1つと、リードの完全な配列を含有する葉ノード1つとを有する単純なツリーに、第1の配列を配置する。配列は、1つずつ隣り合わせて追加する。ツリーが既に配列を含有している場合、追加したそれぞれの配列に関し、リード及び既存のツリーとの間で共通の配列の終点で新しい分岐が形成され、又は既存の葉ノードにリードが追加される。すべてのリードをツリーに配置することで、以下の目的1)、2)でのツリーの使用が容易になる:1)最も高いリードカウントを特定する:リードカウントをもとに葉ノードをソートして、最もリードを有する葉ノード(すなわち、配列)及び連続的により少ないリードを有する葉ノードを特定可能である;2)隣接する葉を特定する:任意の配列について、この配列に関しXよりも少ないエラーを有するツリー中のすべての経路が検索可能である。経路は根から始まり、この経路はツリーに沿って進み別の経路に分岐する。ツリーに沿って進行させるに伴い、それぞれの経路の最新のエラーカウントを記載する。エラーカウントが、エラーに許される最大値を超過したとき、所与の経路は終了する。この方法では、ツリーの大部分が可能な限り早期に切り上げられる。この方法は、任意の所与の配列をもとに、Xのエラー内のすべての経路(すなわち、すべての葉)を効率的に特定する。   Place all leads for a given sample in an array tree. Each leaf node has a branch point to the associated lead. Sequences unique to clonotype candidates are recovered by scanning backwards from leaf nodes to root nodes. Place the first array in a simple tree with one root node and one leaf node containing the complete array of leads. Arrays are added side by side. If the tree already contains sequences, for each added sequence, a new branch is formed at the end of the common sequence between the lead and the existing tree, or a lead is added to the existing leaf node . Placing all the leads in the tree makes it easier to use the tree for the following purposes 1), 2): 1) Identify the highest read count: Sort leaf nodes based on the read count Can identify leaf nodes with the most leads (ie, sequences) and leaf nodes with continuously fewer leads; 2) identify adjacent leaves: for any sequence, less than X for this sequence All paths in the tree with errors can be searched. The path starts at the root, and this path travels along the tree and branches to another path. As you progress along the tree, list the latest error count for each path. A given path ends when the error count exceeds the maximum allowed for errors. In this way, the majority of the tree is rounded up as soon as possible. This method efficiently identifies all paths (ie, all leaves) within the error of X based on any given sequence.

上記概念の特徴を、図5Bのフローチャートにより詳細に例示する。クロノタイプ候補のセットは、T細胞又はB細胞サンプルから抽出した再構成された核酸を配列決定することにより得た配列データから得る。一態様では、クロノタイプ候補は、それぞれ、NDN領域と、V領域及びJ領域の部分とを含む。これらの配列をデータ構造(550)に構造化する。このデータ構造は配列ツリーであってよい。図5Bには非掲載であるが、一実施形態では、クロノタイプ候補のセットを生成する際に、既知のV領域及び既知のJ領域について配列ツリーを構築してもよい。配列ツリーをもとに、これらの既知の配列に対してクロノタイプ候補を構成する配列リードをマッピング又はアライメントして、クロノタイプ候補に関し最も可能性の高い、既知のV配列及びJ配列を効率的に決定してもよい。図5Bに戻ると、クロノタイプ候補が生成されたなら、実験誤差又は測定誤差(配列決定誤差など)を含むクロノタイプ候補から真のクロノタイプを識別する方法に使用するため、配列ツリーなどのデータ構造を構築する。データ構造、例えば、配列ツリーから、現在のクロノタイプ候補(HFCC)間で出現頻度が最も高い、クロノタイプ候補を選択する(552);言い換えると、HFCCは、クロノタイプ候補のうち、サイクルkにおいて最もコピー数が大きいものであり、すなわちリードカウントが大きいものである。次に、隣接する、頻度に劣るクロノタイプ候補を特定する(LFCCs)(554);すなわち、距離D以内のクロノタイプ候補を特定する。本発明の一態様では、比較的短い(300bp未満)配列を効率的に配列比較できる、配列ツリーを利用してこの特定を実施する。 The features of the above concept are illustrated in detail by the flowchart of FIG. 5B. A set of candidate clonotypes is obtained from sequence data obtained by sequencing reconstituted nucleic acids extracted from T cell or B cell samples. In one aspect, each clonotype candidate includes an NDN region and portions of a V region and a J region. These arrays are structured into a data structure (550). This data structure may be an array tree. Although not shown in FIG. 5B, in one embodiment, a sequence tree may be constructed for known V regions and known J regions when generating a set of clonotype candidates. Based on the sequence tree, the sequence reads that make up the clonotype candidates are mapped or aligned to these known sequences, and the most likely known V and J sequences for the clonotype candidates are efficiently You may decide to. Returning to FIG. 5B, once a chronotype candidate has been generated, data such as a sequence tree for use in a method for identifying a true chronotype from a chronotype candidate that includes experimental or measurement errors (such as sequencing errors). Build the structure. From the data structure, eg, sequence tree, select the chronotype candidate that has the highest frequency of occurrence among the current chronotype candidates (HFCC k ) (552); in other words, HFCC k is the cycle among the chronotype candidates. In k, the copy number is the largest, that is, the read count is the largest. Next, adjacent, less frequent chronotype candidates are specified (LFCCs) (554); that is, chronotype candidates within a distance Dk are specified. In one aspect of the invention, this identification is performed using a sequence tree that allows efficient sequence comparison of relatively short (less than 300 bp) sequences.

一実施形態では、動的プログラミング、例えば、Gusfield(上掲)に開示されているものなどを用い、比較又は配列アライメントを実施する。更なる実施形態では、このような動的プログラミングは、帯域を制限した動的プログラミングであり、選択したHFCCとは所定の距離を超えて異なる配列については検討を行わないため、計算速度が増加する。候補となるHFCC及びLFCCは、多くの様々な基準又は属性をもとに比較することができる。一態様では、上記の通り、少なくとも2つの基準:(i)頻度又はリードカウント及び(ii)配列の違い、をもとに、クロノタイプ候補を比較する。一態様では、上記の通り、少なくとも3つの基準:(i)頻度又はリードカウント、(ii)配列の違い、及び(iii)クオリティスコア又は違いの生じている塩基の評価、をもとに、クロノタイプ候補を比較する。一実施形態では、配列の違いは、塩基の置換を含む;別の実施形態では、配列の違いは、塩基の置換、欠失及び挿入を含む。後者の実施形態は、454シーケンサ及びIon Torrentシーケンサなどの、ターミネーターを利用しない合成時解読法により配列データが生成される場合に、特に応用可能である。このような配列決定アプローチは、シグナル振幅をもとに、異なる大きさのホモポリマー伸長を識別する;したがって、ホモポリマーのサイズが大きくなるほど、ホモポリマーの1ヌクレオチドが異なることによるシグナルレベルの差が大幅に減少することから(すなわち、2−merは3−merから容易に識別されるのに対し、8−merはほとんど9−merと識別不能である)、このようなアプローチでは、ベースコールのルーチンにおいて挿入及び欠失エラーが生じる傾向がある。一態様では、意思決定ボックス(558)に示す、上記(i)〜(iii)の量に依存するP(HFCC、LFCC、D、Q)などの関数(本明細書では、「結合尤度関数」として言及する)を用い、HFCC及びLFCCの比較を実行する。このような関数は、多くの異なる形態を取り得るものの、一般的に、P値は、以下の通り、(i)、(ii)及び(iii)における変化を伴って変化する:P値は、好ましくは、HFCCの頻度、及びLFCCの頻度に対するHFCCの頻度の比によって単調増加し、LFCCの頻度に対するHFCCの頻度の比が高くなるほど、LFCCをHFCCに結合させる尤度は高くなる。同様にして、P値は、HFCC及びLFCCの配列の異なる度合いによって好ましくは単調減少し、HFCCとLFCCとの違いが大きくなるほど(例えば、最小数の置換、挿入又は欠失により互いに対し数をもとに測定される通り)、LFCCをHFCCに結合させる尤度は小さくなる。最終的に、P値は、HFCC及びLFCCの配列が異なっている位置のクオリティスコアが増加するほど、好ましくは単調減少し、クオリティスコアが高くなるほど、LFCCをHFCCに結合させる尤度は小さくなる。 In one embodiment, the comparison or sequence alignment is performed using dynamic programming, such as those disclosed in Gusfield (supra). In a further embodiment, such dynamic programming is bandwidth limited dynamic programming and does not consider sequences that differ beyond a predetermined distance from the selected HFCC, thus increasing computational speed. . Candidate HFCC k and LFCC j can be compared based on many different criteria or attributes. In one aspect, as described above, clonotype candidates are compared based on at least two criteria: (i) frequency or read count and (ii) sequence differences. In one aspect, as described above, based on at least three criteria: (i) frequency or read count, (ii) sequence difference, and (iii) quality score or evaluation of the base in which the difference occurs, Compare type candidates. In one embodiment, sequence differences include base substitutions; in another embodiment, sequence differences include base substitutions, deletions and insertions. The latter embodiment is particularly applicable when the sequence data is generated by a synthesis-time decoding method that does not use a terminator, such as a 454 sequencer and an Ion Torrent sequencer. Such a sequencing approach distinguishes homopolymer extensions of different sizes based on the signal amplitude; therefore, the larger the homopolymer size, the greater the difference in signal level due to the difference in one homopolymer nucleotide. Because of the significant reduction (ie, 2-mer is easily distinguishable from 3-mer, 8-mer is almost indistinguishable from 9-mer), such an approach is Prone to insertion and deletion errors in routines. In one aspect, a function such as P (HFCC k , LFCC j , D, Q) that depends on the amount of (i) to (iii) shown in the decision box (558) (here, “join likelihood” HFCC and LFCC comparisons are performed using a "referred to as a degree function". Although such functions can take many different forms, in general, the P value varies with changes in (i), (ii) and (iii) as follows: Preferably, it increases monotonically by the HFCC frequency and the ratio of the HFCC frequency to the LFCC frequency, and the higher the ratio of the HFCC frequency to the LFCC frequency, the higher the likelihood that the LFCC is combined with the HFCC. Similarly, the P-value is preferably monotonically reduced with different degrees of HFCC and LFCC sequences, and the greater the difference between HFCC and LFCC (eg, the number relative to each other with the least number of substitutions, insertions or deletions). And the likelihood of coupling the LFCC to the HFCC is small. Finally, the P value decreases as the quality score at a position where the HFCC and LFCC sequences differ increases, preferably monotonically, and the higher the quality score, the smaller the likelihood of LFCC binding to HFCC.

HFCC及びLFCCの配列が1つ以上の位置で異なるとき、異なる位置のクオリティスコアを様々な異なる手法で組み合わせることもできる。一実施形態では、このような違いが複数存在するときは常に、複数のクオリティスコアを平均値として表す。この平均値は非加重平均又は加重平均のいずれであってもよい。図5Cは、所与の配列差についてそれぞれのクオリティ値(曲線a〜e)を算出した関数例、Pを示す。図5Cに示す通り、HFCCが約200リードカウント程度であり(570)、クオリティスコアが曲線(a)により決定される場合、約50リードカウント(572)未満の任意のLFCCはHFCCに結合させる。関数Pの独立変数Dは、配列HFCC及びLFCC間の距離の測定値であり、この値は、解析が進むにつれてサイクル間で異なり得る(「k」は、「k」が添えられている定数の値が、計算サイクルkに依存し得るものであることを意味する)。一実施形態では、D=Dであり、この値はサイクル数の関数である。別の実施形態では、D=D(HFCC頻度)であり、この値は、サイクル数とは独立したHFCCの頻度の関数である。例えば、HFCCの頻度が低下するにつれ、比較する候補の距離Dは減少する。一実施形態では、DはHFCC及びLFCC間のハミング距離である;しかしながら、その他の距離測定値を使用してもよい。一実施形態では、Dは、kの非増加関数であり;別の実施形態では、Dはkの減少関数である。いくつかの実施形態では、サイクル数の増加又はHFCC頻度の減少に伴いDの規模を縮小させることが有用である。計算が進むにつれてクロノタイプ候補の頻度は低下するため、このような候補のほとんどはシングルトンであり、よって(頻度の違いよりも)配列距離が主要な比較になる。計算が進みDが低下することにより、遠く、頻度の低いクロノタイプ候補に対する、生産性のない比較が削減され、これにより計算速度が増加する。関数Pは、検討する因子の数に応じ複雑な式になり得る。図5Cには、一実施形態のPについて算出された値を例示する。Pは、上記の通り、LFCCを、クオリティスコアの異なるHFCCの所与のリードカウントと結合させる際の、リードカウントの閾値に関係する。曲線「a」〜「e」は、異なるクオリティスコアの関係を表す(曲線「a」が最も高いクオリティスコアに相当する)。 When the HFCC and LFCC sequences differ at one or more positions, the quality scores at different positions can be combined in a variety of different ways. In one embodiment, whenever there are multiple such differences, the multiple quality scores are represented as an average value. This average value may be either an unweighted average or a weighted average. FIG. 5C shows an example function, P, that calculates the respective quality values (curves ae) for a given sequence difference. As shown in FIG. 5C, if the HFCC is on the order of about 200 read counts (570) and the quality score is determined by curve (a), any LFCC less than about 50 read counts (572) will be bound to the HFCC. The independent variable D of the function P is a measure of the distance between the arrays HFCC k and LFCC j , which can vary from cycle to cycle as analysis proceeds (“k” is appended with “k”). Meaning that the value of the constant can depend on the calculation cycle k). In one embodiment, D = D k and this value is a function of the number of cycles. In another embodiment, D = D (HFCC frequency), and this value is a function of the HFCC frequency independent of the number of cycles. For example, as the frequency of HFCC decreases, the distance D of candidates to be compared decreases. In one embodiment, D is the Hamming distance between HFCC k and LFCC j ; however, other distance measurements may be used. In one embodiment, D k is a non-increasing function of k; in another embodiment, D k is a decreasing function of k. In some embodiments, it is useful to reduce the size of D as the number of cycles increases or the HFCC frequency decreases. Since the frequency of chronotype candidates decreases as the calculation progresses, most of these candidates are singletons, and thus sequence distance is the primary comparison (rather than frequency differences). As computation proceeds and D decreases, non-productive comparisons to far and less frequent chronotype candidates are reduced, thereby increasing computation speed. The function P can be a complex expression depending on the number of factors to be examined. FIG. 5C illustrates values calculated for P in one embodiment. P is related to the read count threshold when combining LFCC with a given read count for HFCCs with different quality scores, as described above. Curves “a” to “e” represent different quality score relationships (curve “a” corresponds to the highest quality score).

図5Bに戻ると、P<Pである場合、LFCCをHFCCと結合させず、別のLFCCを選択する(560)。P>Pである場合、LFCCをHFCC(562)と結合させ、評価するLFCCが残っていない場合(564)を除き、別のLFCCを選択する(566)。評価するLFCCが残っていない場合(564)、配列ツリーなどのデータ構造から現在のHFCC(結合させたすべてのLFCCを含む)を除外する(568)。このような除外を、図5D〜5Eの単純な配列ツリー(590)に例示する。配列ツリー(590)において、経路(592)(破線により示す)がHFCC(596)に対応しており、この経路にはLFCC(598)が結合されている。結合後、影をつけた領域(599)における経路セグメント(592)を配列ツリー(590)から除外し、図5Eに示す配列ツリー(597)を減らしている。隣接するLFCCを特定する(554)一連の計算にこのツリーを利用するこのような除去後、停止規則(570)が満たされた場合、クロノタイプの決定を完了させる。一実施形態では、停止規則(570)は、最後の非シングルトンなクロノタイプ候補が処理された(552)かどうかである。別の実施形態では、停止規則(570)は、選択されたHFCCの頻度又はリードカウントが、単個のリンパ球の場合に相当する頻度又はリードカウントを下回っているかどうかである。本発明の方法の一態様では、増幅工程により、結果的に、サンプル中のそれぞれのリンパ球が同じクロノタイプの複数のコピーにより表され;したがって、一実施形態では、何であろうと、HFCCのリードカウント数が、単個のリンパ球の場合に相当するリードカウント数を下回っていた場合、算出が停止される。いくつかの実施形態では、このようなリードカウント数(又はクロノタイプ候補のコピー)は、少なくとも10であり;別の実施形態では、このような数は、少なくとも20であり;別の実施形態では、このような数は、少なくとも30であり;別の実施形態では、このような数は、少なくとも40である。停止規則が満たされない場合、次のHFCCが選択される(572)。図5Bのフローチャートに要約した解析工程を、C、C++、Java(登録商標)、C#、Fortran、又はPascalなどの任意の好適なプログラミング言語で実装することができる。 Returning to FIG. 5B, if P <P k , LFCC j is not combined with HFCC k and another LFCC is selected (560). If P> P k , LFCC j is combined with HFCC k (562), and another LFCC is selected (566) except when no LFCC to be evaluated remains (564). If there are no remaining LFCCs to evaluate (564), the current HFCC k (including all combined LFCCs) is excluded from the data structure such as an array tree (568). Such exclusion is illustrated in the simple sequence tree (590) of FIGS. In the arrangement tree (590), the route (592) (indicated by a broken line) corresponds to the HFCC (596), and the LFCC (598) is coupled to this route. After combining, the path segment (592) in the shaded area (599) is excluded from the sequence tree (590), reducing the sequence tree (597) shown in FIG. 5E. After such removal utilizing this tree for a series of computations that identify neighboring LFCCs (554), if the stop rule (570) is satisfied, the chronotype determination is completed. In one embodiment, the stop rule (570) is whether the last non-singleton chronotype candidate has been processed (552). In another embodiment, the stop rule (570) is whether the frequency or read count of the selected HFCC is below the frequency or read count corresponding to the case of a single lymphocyte. In one aspect of the method of the invention, the amplification step results in each lymphocyte in the sample being represented by multiple copies of the same clonotype; thus, in one embodiment, the HFCC read, whatever If the count is below the read count corresponding to a single lymphocyte, the calculation is stopped. In some embodiments, such a read count number (or a copy of a clonotype candidate) is at least 10; in another embodiment, such a number is at least 20; , Such number is at least 30; in another embodiment, such number is at least 40. If the stop rule is not satisfied, the next HFCC is selected (572). The analysis process summarized in the flowchart of FIG. 5B can be implemented in any suitable programming language such as C, C ++, Java, C #, Fortran, or Pascal.

本発明の一態様に従って、クロノタイプ及び/又はクロノタイププロファイルを決定する上記の方法は、(a)ハイスループットな核酸配列決定により得られた配列リードから組み換え免疫分子のデータ構造を形成する工程、(b)任意の、より劣る方の頻度が、所定の頻度値を下回り、かつそれらの配列の異なる度合いが所定の度合いを下回る場合には常に、最も高頻度のクロノタイプ候補と、より頻度の劣るクロノタイプ候補とを結合させて、クロノタイプを形成する工程、(c)結合させた、クロノタイプ候補をデータ構造から除去する工程、並びに(d)クロノタイププロファイルが形成されるまで工程(b)及び(c)を繰り返す工程、を含む。一実施形態では、データ構造は配列ツリーである。   According to one aspect of the invention, the above method for determining clonotype and / or clonotype profile comprises the steps of: (a) forming a recombinant immune molecule data structure from sequence reads obtained by high-throughput nucleic acid sequencing; (B) whenever the frequency of the inferior one is below the predetermined frequency value and the degree of their sequence difference is below the predetermined degree, the most frequent chronotype candidate and the more frequent Combining the inferior clonotype candidate to form a clonotype, (c) removing the combined clonotype candidate from the data structure, and (d) until a clonotype profile is formed (b ) And (c) are repeated. In one embodiment, the data structure is an array tree.

本発明の別の態様によると、クロノタイプを決定する上記の方法は:(a)それぞれV領域、NDN領域、及びJ領域を有する組み換え免疫分子のレパトアから、配列リードのセットを準備する工程、ここで、それぞれのこのような分子に関し、少なくとも1つの配列リードは、このような分子のNDN領域の少なくとも部分を包含する;(b)NDN領域の少なくとも部分を包含する配列リードから、クロノタイプ候補を葉が表す配列ツリーを形成する工程[それぞれの葉及び対応するクロノタイプ候補は頻度を有する];(c)任意の、より劣る方の頻度が、所定の頻度値を下回り、かつそれらの配列の異なる度合いが所定の度合いを下回る場合には常に、最も高頻度のクロノタイプ候補と、より頻度の劣るクロノタイプ候補とを結合させて、最も高頻度のクロノタイプ候補の配列を有する、クロノタイプを形成する工程;(d)結合させた、クロノタイプ候補に対応する葉を配列ツリーから除去する工程;及び(e)頻度に劣る、候補となるクロノタイプの最高頻度が所定の停止値を下回るまで、工程(c)及び(d)を繰り返す工程、を含む工程により実施することができる。一実施形態では、形成する工程は、最も高頻度のクロノタイプ候補を選択する工程と、異なる度合いが所定の度合いを下回るものであり異なる配列を有する、頻度に劣るクロノタイプ候補をすべて特定して、結合サブセットを形成する工程と、を更に包含する。したがって、このような実施形態では、結合処理のために比較すべきLFCCの総数を限定することができる(所定の異なる値内の1つのみが検討される)。かかる値は、用途に応じてプロセスから入力され、例えば、レパトワの規模、及び用いる計算時間などが該当する。上記の通り、HFCCにLFCCを結合させるかどうかを決定するのに使用する関数は様々な形態を有し得る。ある概括的な態様では、結合させる工程では、この関数は次の属性を有し得る:HFCCの頻度、LFCCの頻度、それらの配列間の違い(ハミング距離などの、文字列の違いを計測する従来法により表すことができる)、及び1つ以上のヌクレオチド位置のクオリティスコア(ここで、HFCC及びLFCCは異なる)に応じるものであり;関数は、(i)LFCCの頻度に対するHFCCの頻度の比が大きくなるほど単調増加し、(ii)HFCC及びLFCCの配列間の違いが大きくなるほど単調減少し、(iii)1つ以上のヌクレオチド位置のクオリティスコアが大きくなるほど単調減少する。すなわち、属性(iii)の観点では、HFCC及びLFCCが異なるという確からしさが高いと(例えば、ベースコールの信頼性が非常に高いなど)、それらを結合させる可能性は低くなる。   According to another aspect of the invention, the above method of determining clonotype comprises: (a) providing a set of sequence reads from repertoires of recombinant immune molecules each having a V region, an NDN region, and a J region; Here, for each such molecule, at least one sequence read includes at least part of the NDN region of such molecule; (b) from a sequence read that includes at least part of the NDN region, Forming a sequence tree represented by the leaves [each leaf and the corresponding clonotype candidate has a frequency]; (c) any of the inferior frequencies below a predetermined frequency value and their sequences Whenever the degree of difference is less than a certain degree, the most frequent chronotype candidate and the less frequent chronotype candidate are combined. Forming a clonotype having the most frequent clonotype candidate sequences; (d) removing the combined leaves corresponding to the clonotype candidates from the sequence tree; and (e) less frequent. The process including the steps of repeating steps (c) and (d) until the maximum frequency of candidate chronotypes falls below a predetermined stop value. In one embodiment, the step of forming identifies all inferior chronotype candidates that have a different degree and a different sequence than the step of selecting the most frequent chronotype candidates. Forming a binding subset. Thus, in such an embodiment, the total number of LFCCs to be compared for the join process can be limited (only one within a predetermined different value is considered). Such a value is input from the process according to the application, and corresponds to, for example, the scale of the repatova and the calculation time used. As described above, the function used to determine whether to bind the LFCC to the HFCC can have a variety of forms. In one general aspect, in the combining step, this function may have the following attributes: HFCC frequency, LFCC frequency, differences between their sequences (such as Hamming distance, etc.) Depending on the quality score of one or more nucleotide positions (where HFCC and LFCC are different); the function is (i) the ratio of HFCC frequency to LFCC frequency Increases monotonically, (ii) decreases monotonically as the difference between HFCC and LFCC sequences increases, and (iii) decreases monotonically as the quality score at one or more nucleotide positions increases. That is, from the viewpoint of attribute (iii), if there is a high probability that HFCC and LFCC are different (for example, the reliability of the base call is very high), the possibility of combining them becomes low.

いくつかの実施形態では、配列リードの尤度が明らかに少なくとも95パーセントであるときには常に、このような配列リードを異なるクロノタイプ(又は再構成された核酸などの標的ポリヌクレオチド)に結合させるよう結合尤度関数を選択する;他の実施形態では、配列リードの尤度が明らかに少なくとも99パーセントのであるときは常に、このような配列リードを異なるクロノタイプに結合させるよう結合尤度関数を選択する;他の実施形態では、配列リードの尤度が明らかに少なくとも99.9パーセントであるときは常に、このような配列リードを異なるクロノタイプに結合させるよう結合尤度関数を選択する。上記の通り、いくつかの実施形態では、結合尤度関数は、配列決定に使用する化学的手法のエラー率、比較する配列リード中の相違するヌクレオチドの数、並びに比較する配列リードの相対的な頻度に応じて異なり;別の実施形態では、結合尤度関数は、配列決定に使用する化学的手法のエラー率、比較する配列リード中の相違するヌクレオチドの数、比較する配列リードの相対的な頻度、及び相違したヌクレオチドのクオリティスコアに応じて異なる。上記において、所定の頻度及び所定の異なり度合いは、設計の際に具体的な用途に応じて選択される。かかる選択に影響を及ぼす因子としては、生体現象の詳細、及び実施速度などが挙げられる。   In some embodiments, whenever such sequence reads have a apparent likelihood of at least 95 percent, binding such sequence reads to bind to different clonotypes (or target polynucleotides such as reconstituted nucleic acids). Choosing a likelihood function; in other embodiments, selecting a binding likelihood function to bind such sequence reads to different clonotypes whenever the likelihood of the sequence reads is clearly at least 99 percent In other embodiments, the binding likelihood function is chosen to bind such sequence reads to different clonotypes whenever the likelihood of the sequence reads is clearly at least 99.9 percent. As noted above, in some embodiments, the binding likelihood function may include the error rate of the chemical technique used for sequencing, the number of different nucleotides in the sequence reads being compared, as well as the relative sequence reads being compared. Depending on the frequency; in another embodiment, the binding likelihood function is the error rate of the chemical technique used for sequencing, the number of different nucleotides in the sequence reads being compared, the relative number of sequence reads being compared It depends on the frequency and the quality score of the different nucleotides. In the above, the predetermined frequency and the predetermined degree of difference are selected according to a specific application at the time of design. Factors that influence such selection include details of biological phenomena and implementation speed.

モニタリング用途
一態様では、本発明は、サンプル中の、疾患に特徴的な又は疾患に関連する核酸の存在、非存在、及び/又はレベルを評価することにより微小残存病変をモニタリングする方法を目的とする。いくつかの実施形態では、このような核酸は体細胞的に再構成された核酸、あるいは前癌性の状態又はリンパ増殖性疾患若しくは骨髄増殖性疾患などの癌の状態と相関するクロノタイプであり、これを利用して、疾患の状態又は病態をモニターすることができる。このような核酸、及び特にクロノタイプは、処置後に癌の微小残存病変をモニタリングするのに有用であり、このようなモニタリングの結果は、処置の継続、中断、又は変更を決定するに当たって重要な因子である。多くの悪性リンパ腫瘍及び骨髄腫瘍では、クロノタイププロファイルを生成する(「診断的クロノタイププロファイル」)処理より前に、末梢血サンプル又は骨髄サンプルなどの診断用組織サンプルを得る。リンパ増殖性疾患又は骨髄増殖性疾患に関し、通常、診断試料を採取する前には免疫受容体鎖(複数可)が疾患又は状態に関係するリンパ球又は骨髄のクローンに関連するかは分からない。結果として、現在の慣例では、患者の疾患又は状態に関係するクロノタイプを特定する目的で、異なる候補となる免疫受容体鎖をコードしている異なる再構成核酸に対し、増幅及び配列決定を別々に複数回実施する必要がある。このように手間を掛けた増幅及び配列決定により生成されるクロノタイププロファイルにおいて、疾患に関係する1つ以上のクロノタイプ(すなわち、「関係するクロノタイプ」)が特定される。典型的には、クロノタイププロファイルにおいて頻度が最も高いクロノタイプが、対応するクロノタイプとして扱われる。本発明の一態様では、複数の異なる免疫受容体鎖をコードしている再構成された核酸部分の単回反応での大規模多重増幅を提供することにより、関連するクロノタイプを特定するのに必要とされていた増幅及び配列決定の実施回数を大幅に低減させる。いくつかの実施形態では、「複数」とは、異なる免疫受容体鎖が2〜4種の範囲内のものであることを意味し;並びに、その他の実施形態では、「複数」とは、異なる免疫受容体鎖が2〜3種の範囲内のものであることを意味する。より具体的には、いくつかの実施形態では、BCR鎖のなかでも、次のもの:VDJ領域の少なくとも部分を含むIgH、DJ領域の少なくとも部分を含むIgH、及びIgK、をコードしている再構成された核酸を、単回多重反応において増幅させる;並びに、その他の実施形態では、TCR鎖のなかでも、次のもの:TCRβ、TCRδ及びTCRγをコードしている再構成された核酸を、単回多重反応において増幅させる。
Monitoring Applications In one aspect, the present invention is directed to a method of monitoring minimal residual disease by assessing the presence, absence, and / or level of nucleic acids characteristic of or associated with a disease in a sample. To do. In some embodiments, such a nucleic acid is a somatically reconstituted nucleic acid or a clonotype that correlates with a precancerous condition or a cancerous condition such as a lymphoproliferative or myeloproliferative disorder. This can be used to monitor the disease state or condition. Such nucleic acids, and particularly clonotypes, are useful for monitoring minimal residual disease of cancer after treatment, and the results of such monitoring are important factors in determining continuation, interruption, or modification of treatment. It is. For many malignant lymphomas and bone marrow tumors, a diagnostic tissue sample, such as a peripheral blood sample or bone marrow sample, is obtained prior to the process of generating a clonotype profile ("diagnostic clonotype profile"). For lymphoproliferative or myeloproliferative disorders, it is usually not known before taking a diagnostic sample whether the immunoreceptor chain (s) are associated with a lymphocyte or bone marrow clone associated with the disease or condition. As a result, current practice separates amplification and sequencing for different reconstituted nucleic acids encoding different candidate immunoreceptor chains for the purpose of identifying clonotypes associated with the patient's disease or condition. It is necessary to carry out several times. In the chronotype profile generated by such laborious amplification and sequencing, one or more chronotypes related to the disease (ie, “related chronotypes”) are identified. Typically, the chronotype with the highest frequency in the chronotype profile is treated as the corresponding chronotype. In one aspect of the invention, by providing large-scale multiplex amplification in a single reaction of reconstituted nucleic acid portions encoding a plurality of different immunoreceptor chains, the relevant clonotypes can be identified. Significantly reduces the number of amplification and sequencing runs that were required. In some embodiments, “plurality” means that different immunoreceptor chains are within the range of 2-4; as well as in other embodiments, different from “plurality”. It means that the immunoreceptor chain is within the range of 2 to 3 types. More specifically, in some embodiments, among the BCR chains, recoding encoding the following: IgH containing at least part of the VDJ region, IgH containing at least part of the DJ region, and IgK. The constructed nucleic acids are amplified in a single multiplex reaction; and in other embodiments, among the TCR chains, reconstituted nucleic acids encoding the following: TCRβ, TCRδ and TCRγ are Amplify in a multiplex reaction.

処置後、及び好ましくは癌の完全な寛解が達成された後、かかる関連するクロノタイプ又は核酸の存在、非存在、又は頻度を定期的に評価して、処置後のクロノタイププロファイル又は核酸プロファイルにおける、関連する核酸又はクロノタイプ(又は関係づけられるクロノタイプ)の存在又は頻度の増大に基づき、寛解の維持、又は腫瘍の再出現若しくは再発を診断する。すなわち、処置後に、関連するクロノタイプ又は特徴的な核酸の存在、非存在、又は頻度に基づき、癌の微小残存病変を評価する。上記の通り、関連するクロノタイプが、再構成された受容体断片に共通する又は相当するものであるとき、十分な多様性が不足することになり(そのため、癌細胞性のものではない細胞もクロノタイプを共有し得る)、処置後のクロノタイププロファイルにこのようなクロノタイプが存在することで、再発を示す擬陽性が生じ得る。   After treatment, and preferably after a complete remission of the cancer has been achieved, the presence, absence, or frequency of such associated clonotypes or nucleic acids is periodically evaluated in the post-treatment clonotype profile or nucleic acid profile. Based on the presence or increased frequency of the relevant nucleic acid or clonotype (or related clonotype), maintenance of remission or reappearance or recurrence of the tumor is diagnosed. That is, after treatment, minimal residual disease of the cancer is assessed based on the presence, absence, or frequency of the associated clonotype or characteristic nucleic acid. As noted above, when the related chronotype is common or equivalent to the reconstituted receptor fragment, there will be a lack of sufficient diversity (and thus non-cancerous cells) The presence of such clonotypes in the post-treatment clonotype profile can result in false positives indicating recurrence.

本発明の方法は、免疫受容体又はそれらの部分をコードする再構成された核酸を、疾患に関与する細胞についてのマーカーとして使用できる、任意の増殖性疾患のモニタリングに応用可能である。一態様では、本発明の方法は、リンパ増殖性疾患又は骨髄増殖性疾患に応用可能である。別の態様では、本発明の方法は、リンパ腫及び白血病に応用可能である。別の態様では、本発明の方法は、濾胞性リンパ腫、慢性リンパ性白血病(CLL)、急性リンパ性白血病(ALL)、慢性骨髄性白血病(CML)、急性骨髄性白血病(AML)、ホジキン及び非ホジキンリンパ腫、多発性骨髄腫(MM)、良性単クローン性γグロブリン血症(MGUS)、マントル細胞リンパ腫(MCL)、びまん性大細胞型B細胞リンパ腫(DLBCL)、骨髄異形成症候群(MDS)、又はT細胞リンパ腫などにおけるMRDのモニタリングに応用可能である。特定の実施形態では、本発明の方法は、ALL、MM、又はDLBCLのMRDをモニタリングするのに良好なものである。   The methods of the present invention are applicable to the monitoring of any proliferative disease in which reconstituted nucleic acids encoding immune receptors or portions thereof can be used as markers for cells involved in the disease. In one aspect, the methods of the invention are applicable to lymphoproliferative or myeloproliferative diseases. In another aspect, the methods of the invention are applicable to lymphomas and leukemias. In another aspect, the method of the invention comprises follicular lymphoma, chronic lymphocytic leukemia (CLL), acute lymphocytic leukemia (ALL), chronic myeloid leukemia (CML), acute myeloid leukemia (AML), Hodgkin and non- Hodgkin lymphoma, multiple myeloma (MM), benign monoclonal globulinemia (MGUS), mantle cell lymphoma (MCL), diffuse large B cell lymphoma (DLBCL), myelodysplastic syndrome (MDS), Alternatively, it can be applied to MRD monitoring in T cell lymphoma and the like. In certain embodiments, the method of the invention is good for monitoring ALL, MM, or DLBCL MRD.

いくつかの実施形態では、血液又は骨髄などの患者サンプルに対して診断検査を行い、複数の免疫受容体鎖のうち疾患のクローンにより産生されたクロノタイプ(すなわち、関連するクロノタイプ)を含み得るものを特定する。関連するクロノタイプの免疫受容体鎖が特定されたならば、以降のモニタリングアッセイを特定の免疫受容体鎖に特異的なものにすることもできる。例えば、いくつかの実施形態では、診断検査は、同じ反応においてIgH(VDJ)、IgH(DJ)、及びIgKなどの複数のBCR鎖の配列に基づくクロノタイププロファイルを生成する。関連するクロノタイプがIgH(VDJ)鎖である場合、以降のモニタリングアッセイでは、IgH(VDJ)のクロノタイププロファイルのみを生成してもよい。いくつかの実施形態では、診断試料における配列決定の深度は、モニタリングサンプルのものとは異なるものであり得る。「配列決定の深度」は、クロノタイププロファイルを構築するのに解析する配列リードの総数を意味する。白血病又はリンパ腫などの癌に関しては、診断検査は処置前の患者サンプルに対し実施され、サンプルにおいて関連するクロノタイプの頻度又はレベルは典型的には高く、かつ容易に特定される。例えば、所定のレベルを超える頻度を有する任意のクロノタイプを、関連するクロノタイプとして定義することができる。このような所定のレベルは、その他の患者の指標下では変化し得るものである;しかしながら、多くの場合、所定のレベルは、2〜5%の範囲であってよく;又はいくつかの実施形態では5%であってよい。したがって、いくつかの実施形態では、配列決定を実施する深度は、1又は2%以上の頻度で存在するクロノタイプを確実に検出するのに必要なものとする。いくつかの実施形態では、診断試料の配列決定の深度は、少なくとも10,000の配列リードをもたらすものであり;又は他の実施形態では、少なくとも、100,000の配列リードをもたらすものであり;更に他の実施形態では、診断試料の配列決定の深度は、少なくとも10個の配列リードをもたらすものである。いくつかの実施形態では、モニタリングサンプルの配列決定の深度は、少なくとも、100,000の配列リードをもたらすものであり;他の実施形態では、モニタリングサンプルの配列決定の深度は、少なくとも、10個の配列リードをもたらすものである。 In some embodiments, a diagnostic test may be performed on a patient sample such as blood or bone marrow and may include clonotypes produced by diseased clones (ie, related clonotypes) of the plurality of immunoreceptor chains. Identify things. Once the relevant clonotype of the immunoreceptor chain has been identified, subsequent monitoring assays can be made specific for the particular immunoreceptor chain. For example, in some embodiments, the diagnostic test generates a chronotype profile based on the sequence of multiple BCR chains such as IgH (VDJ), IgH (DJ), and IgK in the same reaction. If the relevant clonotype is an IgH (VDJ) chain, subsequent monitoring assays may generate only a clonotype profile of IgH (VDJ). In some embodiments, the depth of sequencing in the diagnostic sample can be different from that of the monitoring sample. “Sequencing depth” means the total number of sequence reads analyzed to construct a chronotype profile. For cancers such as leukemia or lymphoma, a diagnostic test is performed on a patient sample prior to treatment, and the frequency or level of the associated clonotype in the sample is typically high and easily identified. For example, any chronotype having a frequency that exceeds a predetermined level can be defined as an associated chronotype. Such a predetermined level may vary under other patient indicators; however, in many cases, the predetermined level may be in the range of 2-5%; or some embodiments Then, it may be 5%. Thus, in some embodiments, the depth at which sequencing is performed should be necessary to reliably detect clonotypes present at a frequency of 1 or 2% or more. In some embodiments, the depth of sequencing of the diagnostic sample is one that results in at least 10,000 sequence reads; or in other embodiments, it results in at least 100,000 sequence reads; In still other embodiments, the sequencing depth of the diagnostic sample is one that results in at least 10 6 sequence reads. In some embodiments, the monitoring sample sequencing depth results in at least 100,000 sequence reads; in other embodiments, the monitoring sample sequencing depth is at least 10 6. This leads to a sequence read of

いくつかの実施形態では、患者から継続的に得たサンプル(又は組織サンプル)からクロノタイププロファイルを生成することにより、患者の白血病又はリンパ腫などのリンパ増殖性疾患をモニターすることができる。このようなクロノタイププロファイルは上記の通りに生成することができる。いくつかの実施形態では、このようなモニタリングは、次の工程:(a)個人から、T細胞及び/又はB細胞及び/又は無細胞系DNAを含むサンプルを得る工程;(b)サンプルのT細胞受容体遺伝子又はイムノグロブリン遺伝子の再構成された核酸分子に配列タグを付加してタグ−核酸複合体を生成する工程(ここで、少なくとも1つの再構成された核酸又はそれらのコピーは異なる配列タグが付加されている);(c)タグ−核酸複合体を増幅させる工程;(d)タグ−核酸複合体サンプルを配列決定して、それぞれエラー率を有しタグ配列及び再構成された核酸配列を含む配列リードを生成する工程;(e)同様のタグ配列を有する配列リードをアライメントして、同じ配列タグを有する配列リードのグループを形成する工程;(f)グループの配列リードを結合させてクロノタイプを決定する工程(ここで、配列リードの尤度が明らかに少なくとも95%であるときは常に、配列リードのグループを、異なる再構成核酸配列に結合させる);(g)クロノタイプレベルを決定することによりサンプルのクロノタイププロファイルを決定する工程;並びに(h)クロノタイププロファイルにおいて関連するクロノタイプのレベルを決定する工程、により実施することもできる。いくつかの実施形態では、患者をモニタリングして、関連するクロノタイプのレベルが疾患の寛解のエビデンスになり得るかどうかを診断するプロセスにおいて、工程(a)〜(h)を繰り返してもよい。いくつかの実施形態では、付加及び増幅工程は、次の工程:(a)反応混合物中、プライマー伸長条件下で、第1セットのプライマーと免疫受容体を発現している免疫細胞由来の再構成された核酸サンプル及び/又は無細胞系DNAサンプルとを組み合わせることと[ここで、第1セットのそれぞれのプライマーは受容体特異的な部分を有し、このとき受容体特異的な部分は、所定の位置にて異なる再構成核酸にアニーリングし、伸長して第1伸長産物を生成し、第1セットのそれぞれのプライマーは、第1のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有する];(b)反応混合物から、伸長していない第1セットのプライマーを除去することと;(c)プライマー伸長条件下で、反応混合物に第2セットのプライマーを添加することと[ここで、第2セットのそれぞれのプライマーは、受容体特異的部分を有し、このとき受容体特異的部分は、所定の位置にて第1の伸長産物にアニーリングし、第2のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有し、第1セットのプライマー及び/又は第2セットのプライマーは、それぞれ、受容体特異的な部分と第1又は第2のプライマー結合部位との間に配置された配列タグを含み、第2セットのそれぞれのプライマーは、伸長して第2の伸長産物を生成し、このとき、それぞれの第2の伸長産物は、第1のプライマー結合部位、第2のプライマー結合部位、少なくとも1つの配列タグ、及び免疫細胞受容体鎖の部分をコードしている再構成された核酸を含む]、を含む。いくつかの実施形態では、再構成された核酸を結合させる工程は、このような配列リードの尤度が明らかに少なくとも99パーセントであるときは常に;並びに、その他の実施形態では、尤度が明らかに少なくとも99.9パーセントであるときには常に、異なる再構成核酸の配列リードを結合させることを含む。   In some embodiments, a lymphoproliferative disorder, such as a patient's leukemia or lymphoma, can be monitored by generating a clonotype profile from a sample (or tissue sample) obtained continuously from the patient. Such a chronotype profile can be generated as described above. In some embodiments, such monitoring comprises the following steps: (a) obtaining a sample comprising T cells and / or B cells and / or cell-free DNA from an individual; (b) T of the sample Adding a sequence tag to a reconstructed nucleic acid molecule of a cellular receptor gene or immunoglobulin gene to produce a tag-nucleic acid complex (wherein at least one reconstituted nucleic acid or a copy thereof is a different sequence) A tag is added); (c) amplifying the tag-nucleic acid complex; (d) sequencing the tag-nucleic acid complex sample, each having an error rate and the reconstructed nucleic acid Generating a sequence read comprising the sequence; (e) aligning sequence reads having similar tag sequences to form a group of sequence reads having the same sequence tag; (f Combining group sequence reads to determine clonotypes (where a group of sequence reads is bound to a different reconstituted nucleic acid sequence whenever the likelihood of the sequence read is clearly at least 95%) (G) determining the clonotype profile of the sample by determining the clonotype level; and (h) determining the level of the relevant clonotype in the clonotype profile. In some embodiments, steps (a)-(h) may be repeated in the process of monitoring the patient and diagnosing whether the associated clonotype level can be evidence of disease remission. In some embodiments, the adding and amplifying step comprises the following steps: (a) Reconstitution from immune cells expressing the first set of primers and immunoreceptors under primer extension conditions in the reaction mixture. Combining the prepared nucleic acid sample and / or cell-free DNA sample [wherein each primer of the first set has a receptor-specific portion, wherein the receptor-specific portion is Annealing at different positions and extending to generate a first extension product, each primer of the first set has a 5′-non-complementary end containing a first primer binding site (B) removing the first set of non-extended primers from the reaction mixture; and (c) adding a second set of primers to the reaction mixture under primer extension conditions. [Wherein each primer of the second set has a receptor-specific portion, wherein the receptor-specific portion anneals to the first extension product at a predetermined position, and Having a 5'-non-complementary end containing a primer binding site, wherein the first set of primers and / or the second set of primers comprises a receptor-specific portion and a first or second primer binding site, respectively; Each primer of the second set is extended to produce a second extension product, wherein each second extension product is bound to the first primer binding Site, a second primer binding site, at least one sequence tag, and a reconstituted nucleic acid encoding a portion of the immune cell receptor chain]. In some embodiments, the step of combining the reconstituted nucleic acid is whenever the likelihood of such sequence reads is clearly at least 99 percent; and in other embodiments, the likelihood is obvious This includes binding sequence reads of different reconstituted nucleic acids whenever at least 99.9 percent.

本発明の方法は、非リンパ系癌又は非骨髄癌などといった、患者の癌の微小残存病変のモニタリングにも応用可能であり、方法は、例えば、選択された癌遺伝子のセットにおいて、変異のパターンを特定することを含む。このような変異のパターン、すなわち、このような変異を含有している遺伝子の存在、非存在、及び/又はレベルは、疾患再発の尤度を示し得る。いくつかの実施形態では、このようなモニタリングのための標的ポリヌクレオチドは、エキソン、エキソンの部分、選択されたイントロン及び/又は遺伝子発現制御領域、例えば、複数の遺伝子のプロモーター(本明細書において「癌遺伝子分子」として言及する)とすることができる。癌遺伝子分子は、エキソン捕捉法[例えば、TruSeq(商標)exome enrichment kit(Illumina,San Diego,CA);Frampton et al,Nature Biotechnology,31(11):1023〜1031(2013)]などの従来法を用い、組織サンプルから単離することができる。このような癌遺伝子分子を得た後、配列タグを付加してタグ−核酸複合体を生成し、本発明に準拠しタグ−核酸複合体を増幅及び配列決定する。   The method of the present invention can also be applied to monitoring minimal residual disease in a patient's cancer, such as non-lymphoid or non-myeloid cancer, and the method can be applied, for example, in a selected set of oncogenes in a pattern of mutations. Including identifying. Such a mutation pattern, ie, the presence, absence, and / or level of a gene containing such a mutation may indicate the likelihood of disease recurrence. In some embodiments, target polynucleotides for such monitoring include exons, exon portions, selected introns and / or gene expression control regions, eg, promoters of multiple genes (herein “ Referred to as “oncogene molecule”). Oncogene molecules can be obtained by conventional methods such as exon capture methods [eg, TruSeq ™ exome enrichment kit (Illumina, San Diego, Calif.); Frampton et al, Nature Biotechnology, 31 (11): 1023-1031 (2013)]. Can be isolated from tissue samples. After obtaining such an oncogene molecule, a sequence tag is added to generate a tag-nucleic acid complex, and the tag-nucleic acid complex is amplified and sequenced according to the present invention.

最新の癌ゲノム配列決定研究では、異なる癌、同じ癌に罹患している異なる患者、同じ腫瘍の細胞、及び同じ患者の異なる転移部の細胞同士で、変異パターンが著しく不均質であることが示されている;しかしながら、同じ患者の場合、典型的には、共通の祖先細胞から不均質な癌細胞が進化するため、それらは変異を共有しており、癌細胞同士の進化的な関連性は、経時的に連続的に測定することにより識別することもできる[例えば、Vogelstein et al,Science,339:1546〜1558(2013);及びDing et al,Nature,481(7382):506〜510(2012)など];したがって、診断試料において測定される、癌に関連する変異パターンは、同じ癌の再発又はその癌がクローン的に進化した癌を検出するための手立てを提供する。   Recent cancer genome sequencing studies show that the mutation pattern is highly heterogeneous among different cancers, different patients suffering from the same cancer, cells of the same tumor, and cells of different metastases of the same patient However, in the same patient, because heterogeneous cancer cells typically evolve from a common ancestral cell, they share mutations and the evolutionary relationship between cancer cells is Can also be identified by continuous measurement over time [e.g., Vogelstein et al, Science, 339: 1546-1558 (2013); and Ding et al, Nature, 481 (7382): 506-510 ( Thus, the mutation pattern associated with cancer, as measured in a diagnostic sample, is the recurrence of the same cancer or the cancer To provide a Tedate for the detection of clonally advanced cancer.

癌遺伝子分子は、限定するものではないが、表Iに記載の遺伝子などの、様々な遺伝子から選択することができる。   Oncogene molecules can be selected from a variety of genes, including but not limited to those listed in Table I.

Figure 0006383789
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いくつかの実施形態では、上記の癌の微小残存病変をモニタリングする方法は、次の工程:(a)個人から組織サンプルを得る工程;(b)サンプル中の複数のそれぞれの癌遺伝子分子に配列タグを付加して、タグ−核酸複合体を生成する工程(ここで、少なくとも1つの核酸又はそれらのコピーは異なる配列タグが付加されており、癌遺伝子分子は、個人の癌に特徴的なものである);(c)タグ−核酸複合体を増幅させる工程;(d)タグ−核酸複合体サンプルを配列決定して、エラー率を有しタグ配列及び癌遺伝子配列を含む配列リードを形成する工程;(e)同様のタグ配列を有する配列リードをアライメントして、同じ配列タグを有する配列リードのグループを形成する工程;(f)グループの癌遺伝子配列を結合させて癌遺伝子分子の配列を決定する工程(ここで、癌遺伝子配列グループの尤度が明らかに少なくとも95%であるときは常に、配列リードのグループを、異なる癌遺伝子分子に結合させる);並びに(g)癌遺伝子分子のプロファイルにおいて、個人の癌に特徴的な癌遺伝子分子の存在、非存在、及び/又はレベルを検出する工程、を含み得る。いくつかの実施形態では、癌遺伝子配列を結合させる工程は、このような配列リードが尤度少なくとも99パーセントで異なるときは常に;並びに、その他の実施形態では、尤度少なくとも99.9パーセントで異なるときには常に、異なる癌遺伝子分子の配列リードを結合させることを含む。   In some embodiments, the method of monitoring minimal residual disease of cancer described above comprises the steps of: (a) obtaining a tissue sample from an individual; (b) sequencing to a plurality of each oncogene molecule in the sample. Adding a tag to generate a tag-nucleic acid complex (wherein at least one nucleic acid or a copy thereof has a different sequence tag added and the oncogene molecule is characteristic of an individual's cancer (C) amplifying the tag-nucleic acid complex; (d) sequencing the tag-nucleic acid complex sample to form a sequence read having an error rate and including the tag sequence and the oncogene sequence. (E) aligning sequence reads having the same tag sequence to form a group of sequence reads having the same sequence tag; (f) combining the oncogene sequences of the group to oncogene Determining the sequence of the children, where the group of sequence reads is bound to a different oncogene molecule whenever the likelihood of the oncogene sequence group is clearly at least 95%; and (g) cancer Detecting in the gene molecule profile the presence, absence, and / or level of an oncogene molecule characteristic of an individual's cancer. In some embodiments, the step of joining the oncogene sequences is whenever such sequence reads differ by a likelihood of at least 99 percent; as well as in other embodiments, the likelihood varies by at least 99.9 percent Sometimes it involves joining sequence reads of different oncogene molecules.

キャリーオーバー汚染を検出するための配列タグの利用
キャリーオーバー汚染は、核酸増幅を含む手法に関し重大な問題である[例えば、Borst et al,Eur.J.Clin.Microbiol.Infect.Dis.,23(4):289〜299(2004);Aslanzadeh,Ann.Clin.Lab.Sci.,34(4):389〜396(2004)など]。このような汚染は、サンプルのアッセイにおいて、サンプルのものではない微量の核酸が非意図的に増幅されたときに生じ、測定結果に影響を及ぼす。最悪の場合、患者由来の医学的サンプルにおけるキャリーオーバー汚染では、アッセイ結果において疑陽性の解釈がもたらされる場合もある。サンプルのものではない核酸は、特定の患者とは関係のない供給源に由来する場合もあり;例えば、別の患者のサンプルに由来する場合もある。あるいは、サンプルのものではない核酸は、患者に関係する供給源に由来する場合があり;例えば、過去に同じ検査室で扱われていた、同じ患者に由来する別のサンプルに由来する場合があり、あるいは過去に同じ検査室で処理していた、同じ患者の別のサンプルに対するアッセイ反応物に由来する場合がある。
Use of Sequence Tags to Detect Carryover Contamination Carryover contamination is a significant problem with techniques involving nucleic acid amplification [see, for example, Borst et al, Eur. J. et al. Clin. Microbiol. Infect. Dis. , 23 (4): 289-299 (2004); Aslanzadeh, Ann. Clin. Lab. Sci. , 34 (4): 389-396 (2004) etc.]. Such contamination occurs in sample assays when a small amount of nucleic acid that is not that of the sample is unintentionally amplified and affects the measurement results. In the worst case, carry-over contamination in a patient-derived medical sample may result in a false positive interpretation in the assay results. Nucleic acids that are not of a sample may be from a source unrelated to a particular patient; for example, may be from a sample from another patient. Alternatively, the non-sample nucleic acid may be from a patient-related source; for example, from a different sample from the same patient that was previously handled in the same laboratory Or from an assay reaction on another sample of the same patient that was previously processed in the same laboratory.

キャリーオーバー汚染は、臨床の場で、T細胞受容体又は免疫グロブリンなどの免疫分子をコードしている再構成された核酸群などといった、関連する核酸の非常に複雑な集団を評価するときに、特に問題となる。この問題は、配列リード又はクロノタイプが、意図するサンプルに関係する実際の多様性の要素であるのか、あるいはそれらが、サンプルとは異なる核酸源(別の患者のサンプル、又は同じ検査室において、同種のアッセイで処理された、同じ患者の以前のサンプルなど)に由来するものなのかを判断することが難しいために生じる。本発明の一態様では、配列タグを利用して、配列リードをもとにクロノタイプを決定するだけでなく、配列タグが現在のサンプルに由来するものなのか、あるいは別のサンプルに由来するものなのかを評価することにより、このようなキャリーオーバー汚染を検出できる。このような検出は、それぞれの患者サンプルから決定された配列タグの記録を維持した後、以降の測定がなされたときには常に、最新の測定の配列タグを、それまでに測定されたものと比較することにより達成される。それぞれの測定に由来するタグの数が多いこと、並びに従来のアルゴリズムを用いれば電子記録の検索及び比較が容易であることから、このようなクロノタイプに関連する配列タグの記録は、電子記録として大容量記憶装置に便利に維持される。測定に利用する配列タグ群が十分に大規模であるならば、マッチがみられた場合にキャリーオーバー汚染が生じている可能性は非常に高い。上記のサンプリングによる標識のための、クロノタイプ群に対する配列タグ群のサイズ比についての同様の例は、キャリーオーバー汚染の検出に応用可能である。一実施形態では、このような比は100:1以上である。   Carryover contamination can be used in clinical settings when assessing highly complex populations of related nucleic acids, such as reconstituted nucleic acid groups encoding immune molecules such as T cell receptors or immunoglobulins. Especially problematic. The problem is that the sequence read or clonotype is an element of the actual diversity associated with the intended sample, or that they are a different nucleic acid source than the sample (in another patient sample, or in the same laboratory, This is because it is difficult to determine if it originates from a previous sample of the same patient that was processed in the same type of assay. In one embodiment of the present invention, not only the sequence tag is used to determine the clonotype based on the sequence read, but the sequence tag is derived from the current sample or from another sample. Such carry-over contamination can be detected by evaluating whether it is. Such detection maintains a record of the sequence tag determined from each patient sample, and then compares the latest measurement sequence tag to that previously measured whenever a subsequent measurement is made. Is achieved. Because of the large number of tags derived from each measurement and the ease of searching and comparing electronic records using conventional algorithms, such sequence tag records associated with clonotypes are recorded as electronic records. Conveniently maintained in mass storage. If the sequence tag group used for measurement is sufficiently large, it is very likely that carryover contamination has occurred when a match is found. A similar example for the size ratio of the sequence tag group to the clonotype group for labeling by sampling as described above is applicable to the detection of carryover contamination. In one embodiment, such ratio is 100: 1 or greater.

様々な検索方法又はアルゴリズムを利用して、評価するクロノタイプをデータベースのクロノタイプと比較する工程を実施することもできる。従来の多くの配列アライメント法及び検索アルゴリズムを公的に利用可能であり、これらは、参照により援用される以下の参照文献において記載されている:Mount,Bioinformatics Sequence and Genome Analysis,Second Edition(Cold Spring Harbor Press,2004);Batzoglou,Briefings in Bioinformatics,6:6〜22(2005);Altschul et al,J.Mol.Biol.,215(3):403〜410(1990);Needleman and Wunsch,J.Mol.Biol.,48:443〜453(1970);並びにSmith and Waterman,Advances in Applied Mathematics,2:482〜489(1981)など。   Various search methods or algorithms can be used to perform the step of comparing the chronotype to be evaluated with the chronotype in the database. Many conventional sequence alignment methods and search algorithms are publicly available and are described in the following references incorporated by reference: Mount, Bioinformatics Sequence and Genome Analysis, Second Edition (Cold Spring). Harbor Press, 2004); Batzoglou, Briefings in Bioinformatics, 6: 6-22 (2005); Altschul et al, J. Biol. Mol. Biol. , 215 (3): 403-410 (1990); Needleman and Wunsch, J. Am. Mol. Biol. 48: 443-453 (1970); and Smith and Waterman, Advances in Applied Materials, 2: 482-489 (1981).

いくつかの実施形態では、異なるサンプルに由来する材料によるサンプルの汚染、例えば、キャリーオーバー汚染などの汚染を、検出及び測定するための上記方法は、次の工程:(a)個人の組織サンプルから得る工程;(b)癌遺伝子分子又は再構成された核酸に配列タグを取り付けてタグ−核酸複合体を生成する工程(少なくとも1つの核酸又はそれらのコピーは、取り付けられた異なる配列タグを有し、癌遺伝子分子は、個人の癌に特徴的なものである);(c)タグ−核酸複合体を増幅させる工程;(d)タグ−核酸複合体サンプルを配列決定して、それぞれエラー率を有し、それぞれタグ配列と、癌遺伝子配列又は再構成された核酸配列とを含む配列リードを提供する工程;(e)タグ配列を、他の組織サンプルから別途決定されたタグ配列と比較する工程;並びに(f)1つ以上のタグ配列のアイデンティティの存在、非存在、及び/又はそれによる汚染の程度を、その他の組織サンプルから別途決定されたタグ配列により評価する工程、を含み得る。アッセイにおいてタグ配列が決定されたならば、それらのタグ配列を、その他の患者に対するアッセイにより記録されたタグ配列のデータベース中のタグ配列と比較することもできる。このような比較工程は、アッセイ時に実施することもでき、あるいはこのような工程は、例えば、アッセイ後にレトロスペクティブに実施することもできる。一実施形態では、配列タグは、リンパ系組織の癌などのリンパ増殖性疾患に罹患している個人に由来する組織サンプル(例えば、血液又は骨髄)において再構成された核酸に付加される。別の実施形態では、上記のものなどの癌遺伝子分子に配列タグを付加する。   In some embodiments, the above method for detecting and measuring contamination of a sample by materials from different samples, eg, contamination such as carryover contamination, comprises the following steps: (a) from a personal tissue sample (B) attaching a sequence tag to the oncogene molecule or reconstituted nucleic acid to produce a tag-nucleic acid complex (at least one nucleic acid or a copy thereof has a different sequence tag attached; The oncogene molecule is characteristic of an individual's cancer); (c) amplifying the tag-nucleic acid complex; (d) sequencing the tag-nucleic acid complex sample, each with an error rate. Providing a sequence read each comprising a tag sequence and an oncogene sequence or a reconstructed nucleic acid sequence; (e) the tag sequence is determined separately from other tissue samples Comparing with a tag sequence; and (f) evaluating the presence, absence, and / or degree of contamination thereby of one or more tag sequence identities with a tag sequence separately determined from other tissue samples. , May be included. Once the tag sequences have been determined in the assay, those tag sequences can also be compared to tag sequences in a database of tag sequences recorded by the assay for other patients. Such a comparison step can be performed at the time of the assay, or such a step can be performed retrospectively after the assay, for example. In one embodiment, the sequence tag is added to the reconstituted nucleic acid in a tissue sample (eg, blood or bone marrow) from an individual suffering from a lymphoproliferative disease, such as a cancer of lymphoid tissue. In another embodiment, sequence tags are added to oncogene molecules such as those described above.

組織サンプルの相互汚染について再構成された核酸がモニターされる更なる実施形態では、付加及び増幅させる工程は次の通り:(a)反応混合物中、プライマー伸長条件下で、第1セットのプライマーとT細胞由来の再構成された核酸サンプル及び/又は無細胞系DNAサンプルとを組み合わせることと[ここで、第1セットのそれぞれのプライマーは受容体特異的な部分を有し、このとき受容体特異的な部分は、所定の位置にて異なる再構成核酸にアニーリングし、伸長して第1伸長産物を生成し、第1セットのそれぞれのプライマーは、第1のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有する];(b)反応混合物から、伸長していない第1セットのプライマーを除去することと;(c)プライマー伸長条件下で、反応混合物に第2セットのプライマーを添加することと[ここで、第2セットのそれぞれのプライマーは、受容体特異的部分を有し、このとき受容体特異的部分は、所定の位置にて第1の伸長産物にアニーリングし、第2のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端を有し、第1セットのプライマー及び/又は第2セットのプライマーは、それぞれ、受容体特異的な部分と第1又は第2のプライマー結合部位との間に配置された配列タグを含み、第2セットのそれぞれのプライマーは、伸長して第2の伸長産物を生成し、このとき、それぞれの第2の伸長産物は、第1のプライマー結合部位、第2のプライマー結合部位、少なくとも1つの配列タグ、及び免疫受容体鎖の部分をコードしている再構成された核酸を含む]、(d)反応混合物においてポリメラーゼ連鎖反応を実施して、アンプリコンを生成することと[このポリメラーゼ連鎖反応は、第1のプライマー結合部位に特異的な順方向プライマーと、第2のプライマー結合部位に特異的な逆方向プライマーとを使用する]により実施される。   In a further embodiment where the reconstituted nucleic acid is monitored for cross-contamination of the tissue sample, the steps of adding and amplifying are as follows: (a) in the reaction mixture under primer extension conditions and with the first set of primers Combining a T cell-derived reconstituted nucleic acid sample and / or a cell-free DNA sample [wherein each primer of the first set has a receptor-specific portion, where the receptor specific The specific portion is annealed to a different reconstituted nucleic acid at a predetermined location and extended to produce a first extension product, each primer of the first set containing a first primer binding site. Having non-complementary ends]; (b) removing the first set of non-extended primers from the reaction mixture; (c) reaction mixing under primer extension conditions [Wherein each primer of the second set has a receptor-specific portion, wherein the receptor-specific portion has a first position at a predetermined position. Annealing the extension product and having a 5′-non-complementary end containing a second primer binding site, the first set of primers and / or the second set of primers are each a receptor specific portion and A sequence tag disposed between the first or second primer binding sites, and each primer of the second set extends to produce a second extension product, wherein each second The extension product comprises a first primer binding site, a second primer binding site, at least one sequence tag, and a reconstituted nucleic acid encoding a portion of an immunoreceptor chain], (d) a reaction mixture In Performing a polymerase chain reaction to produce an amplicon [the polymerase chain reaction comprises a forward primer specific for the first primer binding site and a reverse direction specific for the second primer binding site. Using a primer].

キット
本発明は、本発明の方法を実施するための様々なキットを含む。いくつかの実施形態では、キットは、(a)多重PCRにおいて、複数の免疫受容体鎖をコードしている再構成された核酸を増幅させるための順方向プライマーのセット及び逆方向プライマーのセットと[ここで、それぞれの順方向プライマー及び/又は逆方向プライマーは標的特異的な部分、配列タグ、及び共通のプライマー結合部位を有する]、(b)セットのプライマーのうち、少なくとも最初の伸長後に組み込まれていないプライマー(すなわち、伸長していないプライマー)を除去するためのプライマー除去成分と、を含む。いくつかの実施形態では、キットは、共通のプライマー結合部位に特異的な共通のプライマーを更に含む。いくつかの実施形態では、キットは、本発明の方法でキット構成要素を使用するための使用説明書を更に含む。いくつかの実施形態では、キットは、IgH(VDJ)、IgH(DJ)、及びIgKをコードしている再構成された核酸を増幅させるため、順方向及び逆方向に特異的なプライマーを更に含む。いくつかの実施形態では、キットは、TCRβ、TCRδ及びTCRγをコードしている再構成された核酸を増幅させるため、順方向及び逆方向に特異的なプライマーを更に含む。いくつかの実施形態では、キットは、標的再構成された核酸を再現する長さ及び組成を有する複数の核酸を含む内部標準を更に含み、内部標準は予め判明している濃度で提供される。いくつかの実施形態では、キットは、プライマー除去成分として、大腸菌(E. coli)エキソヌクレアーゼIなどの一本鎖エキソヌクレアーゼを含む。いくつかの実施形態では、キットは、サイズをもとに二本鎖DNAを選別することのできるスピンカラムをプライマー除去成分として含む。
Kits The present invention includes various kits for performing the methods of the present invention. In some embodiments, the kit comprises (a) a set of forward primers and a set of reverse primers for amplifying a reconstituted nucleic acid encoding a plurality of immunoreceptor chains in multiplex PCR. [Where each forward primer and / or reverse primer has a target specific portion, a sequence tag, and a common primer binding site], (b) of the set of primers incorporated at least after the first extension A primer removal component for removing unprimed primer (ie, non-extended primer). In some embodiments, the kit further comprises a common primer specific for the common primer binding site. In some embodiments, the kit further comprises instructions for using the kit component in the methods of the invention. In some embodiments, the kit further comprises forward and reverse specific primers to amplify the reconstituted nucleic acid encoding IgH (VDJ), IgH (DJ), and IgK. . In some embodiments, the kit further comprises forward and reverse specific primers to amplify the reconstituted nucleic acid encoding TCRβ, TCRδ and TCRγ. In some embodiments, the kit further comprises an internal standard comprising a plurality of nucleic acids having a length and composition that reproduces the target reconstituted nucleic acid, wherein the internal standard is provided at a known concentration. In some embodiments, the kit includes a single stranded exonuclease such as E. coli exonuclease I as a primer removal component. In some embodiments, the kit includes a spin column that can sort double-stranded DNA based on size as a primer removal component.

いくつかの実施形態について具体例を参照し、本発明について記載したが、当業者であれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずとも多くの変更を加えることができることを認識されるであろう。本発明は、上記の開示に加えて様々なセンサーの実施及びその他の主題に応用可能である。   Although the present invention has been described with reference to specific examples for certain embodiments, those skilled in the art will recognize that many modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention. Let's go. The present invention is applicable to various sensor implementations and other subjects in addition to the above disclosure.

定義
別途記載のない限り、本明細書で使用する核酸化学、生化学、遺伝学、及び分子生物学に関係する用語及び記号は、当該技術分野の標準的な論文及び文書、例えば、Kornberg and Baker,DNA Replication,Second Edition(W.H.Freeman,New York,1992);Lehninger,Biochemistry,Second Edition(Worth Publishers,New York,1975);Strachan and Read,Human Molecular Genetics,Second Edition(Wiley−Liss,New York,1999);Abbas et al,Cellular and Molecular Immunology,6th edition(Saunders,2007)に従うものである。
Definitions Unless otherwise stated, the terms and symbols relating to nucleic acid chemistry, biochemistry, genetics, and molecular biology used herein are standard papers and documents in the art, eg, Kornberg and Baker. , DNA Replication, Second Edition (W. H. Freeman, New York, 1992); New York, 1999); Abbas et al, Cellular and Molecular Imm. nology, is in accordance with the 6th edition (Saunders, 2007).

「アライメント」は、配列距離測定法に基づき、配列リードなどの試験配列を1つ以上の参照配列と比較して、どの参照配列が、あるいは参照配列のどの位置が、最も近いのかを決定することを意味する。ヌクレオチド配列をアライメントさせる方法例としては、Smith Watermanアルゴリズムがある。距離測定法としては、ハミング距離、又はレーベンシュタイン距離などを挙げることができる。距離測定法には、比較する配列のヌクレオチドのクオリティスコアに関係する要素を含ませることができる。   “Alignment” is based on sequence distance measurement, which compares a test sequence, such as a sequence read, with one or more reference sequences to determine which reference sequence or which position of the reference sequence is closest. Means. An example of a method for aligning nucleotide sequences is the Smith Waterman algorithm. Examples of the distance measuring method include a Hamming distance or a Levenshtein distance. The distance measurement method can include elements related to the nucleotide quality score of the sequences to be compared.

「アンプリコン」は、ポリヌクレオチド増幅反応の生成物;すなわち、ポリヌクレオチドのクローン集団を意味し、一本鎖核酸又は二本鎖核酸であってよく、ポリヌクレオチドは1つ以上の出発配列から複製される。1つ以上の出発配列は、同じ配列の1つ以上のコピーであってよく、あるいはそれらは異なる配列の混合物であってよい。アンプリコンは、様々な増幅反応により生成することができ、この反応生成物は、出発核酸又は標的核酸の複製物を1つ以上含む。一態様では、アンプリコンを生成する増幅反応は、「テンプレートをもとに実施」される。この反応では、反応生成物、すなわちヌクレオチド又はオリゴヌクレオチドのいずれかの塩基対形成は、反応生成物の生成に必要とされるテンプレートポリヌクレオチドと相補的なものである。一態様では、テンプレートをもとに実施される反応は、核酸ポリメラーゼによるプライマー伸長、又は核酸リガーゼによるオリゴヌクレオチドライゲーションである。このような反応としては、限定するものではないが、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)、線状ポリメラーゼ反応法(linear polymerase reaction)、核酸配列ベース増幅法(NASBA)、及びローリングサークル増幅法などが挙げられ、参照により本明細書に援用される以下の参照文献:Mullis et al、米国特許第4,683,195号;同第4,965,188号;同第4,683,202号;同第4,800,159号(PCR);Gelfand et al,米国特許第5,210,015号(「taqman」プローブによるリアルタイムPCR);Wittwer et al,米国特許第6,174,670号;Kacian et al,米国特許第5,399,491号(「NASBA」);Lizardi,米国特許第5,854,033号;Aono et al,特開平第4−262799号(ローリングサークル増幅)などに開示される。一態様では、本発明のアンプリコンはPCRにより生成される。増幅反応の進行とともに反応生成物を測定することができる検出化学反応が利用可能なものである場合、例えば、下記の「リアルタイムPCR」又はLeone et al,Nucleic Acids Research,26:2150〜2155(1998)及び同様の参照文献に記載の通りの「リアルタイムNASBA」などの増幅反応は「リアルタイム」増幅とすることもできる。本明細書で使用するとき、用語「増幅」は、増幅反応を実施することを意味する。「反応混合物」は、反応を実施させるのに必要な反応物をすべて含有している溶液を意味し、このようなものとしては、限定するものではないが、反応中に選択した程度にpHを維持する緩衝剤、塩類、補助因子、及びスカベンジャーなどを挙げることができる。   “Amplicon” means the product of a polynucleotide amplification reaction; ie, a clonal population of polynucleotides, which may be single-stranded or double-stranded nucleic acid, wherein the polynucleotide replicates from one or more starting sequences. Is done. The one or more starting sequences can be one or more copies of the same sequence, or they can be a mixture of different sequences. Amplicons can be generated by a variety of amplification reactions, the reaction product containing one or more copies of the starting or target nucleic acid. In one aspect, an amplification reaction that produces an amplicon is “performed on a template”. In this reaction, the base pairing of the reaction product, either nucleotide or oligonucleotide, is complementary to the template polynucleotide required for production of the reaction product. In one aspect, the reaction performed based on the template is primer extension with a nucleic acid polymerase or oligonucleotide ligation with a nucleic acid ligase. Such reactions include, but are not limited to, polymerase chain reaction (PCR), linear polymerase reaction, nucleic acid sequence-based amplification (NASBA), and rolling circle amplification. The following references which are incorporated herein by reference: Mullis et al, US Pat. Nos. 4,683,195; 4,965,188; 4,683,202; 4,800,159 (PCR); Gelfand et al, US Pat. No. 5,210,015 (real-time PCR with “taqman” probe); Wittwer et al, US Pat. No. 6,174,670; Kacian et al. US Patent No. 5,399,491 ("NASBA"); Lizardi, US Patent 5,854,033 Patent; Aono et al, is disclosed in, Japanese Patent Laid-Open No. 4-262799 (rolling circle amplification). In one aspect, the amplicons of the invention are generated by PCR. When a detection chemical reaction capable of measuring a reaction product as the amplification reaction proceeds is available, for example, the following “real-time PCR” or Leone et al, Nucleic Acids Research, 26: 2150-2155 (1998). ) And similar references, such as “real-time NASBA” can also be “real-time” amplification. As used herein, the term “amplification” means performing an amplification reaction. “Reaction mixture” means a solution containing all of the reactants necessary to carry out the reaction, such as, but not limited to, a pH selected to the extent selected during the reaction. Buffers, salts, cofactors and scavengers to maintain can be mentioned.

本明細書で使用するとき、「クローナリティー」は、レパトアのクロノタイプにおいて、クロノタイプの豊富さについての分布を単一又は少数のクロノタイプに傾斜させる尺度を意味する。おおまかにいうと、クローナリティーは、クロノタイプ多様性とは逆の尺度である。生態学から、種の豊富さの関係性について説明する多くの尺度及び統計が利用可能である。例えば、Pielou著、「数理生態学序論(An Introduction to Mathematical Ecology)」、第17章及び第18章(Wiley−Interscience,1969年)の考案に従い、関係性について説明する尺度及び統計を利用して、クローナリティーを評価することができる。一態様では、本発明で使用されるクローナリティーの尺度はクロノタイププロファイルの関数であり(すなわち、検出されることなるクロノタイプの数及びそれらの豊富さ)、クロノタイププロファイルの評価後に、クロノタイププロファイルからクローナリティーを算出して、単一の数値を得ることもできる。クローナリティー尺度の1つとしては、単純に、ランダムに選択した2つのクロノタイプが同じである確率を求める、シンプソン尺度がある。その他のクローナリティー尺度としては、Pielou(上掲)に開示される情報ベースの尺度及びMcIntoshの多様性指数が挙げられる。   As used herein, “clonality” means a measure that, in the repertoire chronotype, slopes the distribution of chronotype abundance to a single or a few chronotypes. Broadly speaking, clonality is a measure opposite to chronotype diversity. From ecology, many measures and statistics are available to explain the species richness relationship. For example, according to the idea of Pierou, “An Introduction to Mathematical Ecology”, Chapters 17 and 18 (Wiley-Interscience, 1969), using measures and statistics to explain the relationship Can evaluate clonality. In one aspect, the measure of clonality used in the present invention is a function of the chronotype profile (ie, the number of chronotypes to be detected and their abundance), and after evaluation of the chronotype profile, the chronotype You can also calculate clonality from a profile to get a single number. One clonality measure is simply the Simpson measure, which determines the probability that two randomly selected chronotypes are the same. Other clonality measures include the information-based measures disclosed in Pielou (supra) and the McIntosh diversity index.

「クロノタイプ」は、免疫受容体又はそれらの部分をコードするリンパ球の再構成核酸を意味する。より具体的には、クロノタイプとは、通常は、T細胞又はB細胞から抽出され、場合により、T細胞受容体(TCR)若しくはB細胞受容体(BCR)又はこれらの部分をコードしている無細胞資源に由来するものであり得る、再構成核酸を意味する。様々な実施形態において、クロノタイプは、IgHのVDJ再構成配列、IgHのDJ再構成配列、IgKのVJ再構成配列、IgLのVJ再構成配列、TCRβのVDJ再構成配列、TCRβのDJ再構成配列、TCRαのVJ再構成配列、TCRγのVJ再構成配列、TCRδのVDJ再構成配列、TCRδのVD再構成配列、又はKde−V再構成配列のすべて又は部分をコードし得る。クロノタイプは、Bcll−IgH又はBel I−IgHなどの免疫受容体遺伝子を含む転座切断領域もコードし得る。一態様では、クロノタイプは、それらの由来する免疫分子の多様性を再現又は反映させるのに十分長い配列を有する;結果的に、クロノタイプの長さは非常に多様になり得る。いくつかの実施形態では、クロノタイプは、25〜400ヌクレオチドの範囲の長さを有してよく;並びに、その他の実施形態では、クロノタイプは、25〜200ヌクレオチドの範囲の長さを有する。   “Chronotype” means a reconstituted nucleic acid of lymphocytes that encodes an immunoreceptor or portion thereof. More specifically, a clonotype is usually extracted from a T cell or B cell and optionally encodes a T cell receptor (TCR) or B cell receptor (BCR) or a portion thereof. It refers to a reconstituted nucleic acid that can be derived from a cell-free resource. In various embodiments, the clonotype is an IgH VDJ rearrangement, IgH DJ rearrangement, IgK VJ rearrangement, IgL VJ rearrangement, TCRβ VDJ rearrangement, TCRβ DJ rearrangement It may encode all or part of a sequence, a TCRα VJ rearrangement sequence, a TCRγ VJ rearrangement sequence, a TCRδ VDJ rearrangement sequence, a TCRδ VD rearrangement sequence, or a Kde-V rearrangement sequence. The clonotype may also encode a translocation cleavage region that includes an immunoreceptor gene, such as Bcl-IgH or Bel I-IgH. In one aspect, clonotypes have sequences that are long enough to reproduce or reflect the diversity of the immune molecules from which they are derived; as a result, the length of clonotypes can vary greatly. In some embodiments, the clonotype may have a length in the range of 25-400 nucleotides; and in other embodiments, the clonotype has a length in the range of 25-200 nucleotides.

「クロノタイププロファイル」は、リンパ球集団に由来する様々なクロノタイプ及び相対的豊富さを列挙することを意味し、例えば、相対的豊富さは、所与の集団における頻度として表現することができる(すなわち、0〜1の間の数)。典型的には、リンパ球集団は組織サンプルから得る。用語「クロノタイププロファイル」は、次の:Arstila et al,Science,286:958〜961(1999);Yassai et al,Immunogenetics,61:493〜502(2009);並びにKedzierska et al,Mol.Immunol.,45(3):607〜618(2008)などの参照文献に記載の通りの免疫「レパトア」についての免疫概念に関連するが、より一般的なものである。用語「クロノタイププロファイル」には、様々なリスト及び免疫受容体をコードする再構成された核酸の豊富さが含まれ、かかるプロファイルは選択したリンパ球サブセット(例えば、組織浸潤性リンパ球、又は免疫表現性のサブセットなど)に由来し得るものであり、又は完全な免疫受容体と比較して多様性の低減されている免疫受容体部分をコードし得るものである。いくつかの実施形態では、クロノタイププロファイルは、少なくとも10個の異なるクロノタイプを含み得る;他の実施形態では、クロノタイププロファイルは、少なくとも10個の異なるクロノタイプを含み得る;他の実施形態では、クロノタイププロファイルは、少なくとも10個の異なるクロノタイプを含み得る;他の実施形態では、クロノタイププロファイルは、少なくとも10個の異なるクロノタイプを含み得る。このような実施形態では、このようなクロノタイププロファイルは、異なるそれぞれのクロノタイプについて、豊富さ又は相対頻度を更に含ませることもできる。一態様では、クロノタイププロファイルは、個人のリンパ球集団において、それぞれT細胞受容体(TCR)若しくはB細胞受容体(BCR)又はこれらの断片をコードしている、(豊富さが)異なる組み換えヌクレオチド配列セットであり、ここで、セットのヌクレオチド配列は、集団のリンパ球の実質的にすべてに関し、異なるリンパ球又はそれらのクローン性サブ集団との1対1対応を有する。一態様では、個人の実質的にすべてのT細胞又はB細胞又はそれらのクローンに、このようなレパトアの固有の核酸配列を輸送させるべく、クロノタイプの多様性(すなわち、セット中の異なる核酸配列の数)が十分に大きくなるよう、クロノタイプを定義する核酸セグメントを選択する。すなわち、好ましくは、サンプルのそれぞれの異なるクローンは異なるクロノタイプを有する。本発明のその他の態様では、レパトアに対応するリンパ球集団は循環B細胞であってよく、又は循環T細胞であってよく、又は限定するものではないがCD4+T細胞若しくはCD8+T細胞などの前述の集団のいずれかのサブ集団、若しくは細胞表面マーカーにより定義されるその他のサブ集団などであってよい。このようなサブ集団は、特定の組織、例えば、骨髄又はリンパ節などからサンプルを採取することにより獲得することもでき、あるいは1つ以上の細胞表面マーカー、大きさ、又は形態などに基づき、サンプル(末梢血など)から細胞をソートすること又は富化させることにより獲得することもできる。更に他の態様では、レパトアに対応するリンパ球集団は、腫瘍組織又は感染組織などの疾患組織に由来するものであってもよい。一実施形態では、ヒトTCRβ鎖又はそれらのフラグメントを含むクロノタイププロファイルは、異なるヌクレオチド配列を0.1×10〜1.8×10の範囲、又は0.5×10〜1.5×10の範囲、又は0.8×10〜1.2×10の範囲で数多く含む。別の実施形態では、ヒトIgH鎖又はそれらのフラグメントを含むクロノタイププロファイルは、異なるヌクレオチド配列を0.1×10〜1.8×10の範囲、又は0.5×10〜1.5x10の範囲、又は0.8×10〜1.2×10の範囲で数多く含む。特定の実施形態では、本発明のクロノタイププロファイルは、IgH鎖のV(D)J領域のセグメントを実質的にすべてコードしているヌクレオチド配列のセットを含む。本明細書において使用するとき、一態様では、「実質的にすべて」は、相対的な豊富さが0.001%以上であるセグメントのすべてを意味し;又は本明細書において使用するとき、別の態様では、「実質的にすべて」は、相対的な豊富さが0.0001%以上であるセグメントのすべてを意味する。別の具体的な実施形態では、本発明のクロノタイププロファイルは、TCRβ鎖のV(D)J領域の実質的にすべてのセグメントをコードしているヌクレオチド配列のセットを含む。別の実施形態では、本発明のクロノタイププロファイルは、長さがヌクレオチド25〜200塩基の範囲であり、かつTCRβ鎖のV、D、及びJ領域のセグメントを含む、ヌクレオチド配列のセットを含む。別の実施形態では、本発明のクロノタイププロファイルは、長さがヌクレオチド25〜200塩基の範囲であり、かつIgH鎖のV、D、及びJ領域のセグメントを含む、ヌクレオチド配列のセットを含む。別の実施形態では、本発明のクロノタイププロファイルは、異なるヌクレオチド配列を多数含み、この数は、異なるIgH鎖を発現しているリンパ球の数と実質的に等しい。別の実施形態では、本発明のクロノタイププロファイルは、異なるヌクレオチド配列を多数含み、この数は、異なるTCRβ鎖を発現しているリンパ球の数と実質的に等しい。更に別の実施形態では、「実質的に等しい」は、クロノタイププロファイルが、個人のすべてのリンパ球集団により0.001%以上の頻度で輸送又は発現されるIgH若しくはTCRβ又はそれらの部分をコードしているヌクレオチド配列を99%の確率で含有していることを意味する。更に別の実施形態では、「実質的に等しい」はレパトアのヌクレオチド配列が、0.0001%以上の頻度で存在するすべてのリンパ球細胞により輸送又は発現されるIgH若しくはTCRβ又はそれらの部分をコードしているヌクレオチド配列を99%の確率で含有していることを意味する。いくつかの実施形態では、クロノタイププロファイルは、10〜10個のリンパ球から構成されるサンプルに由来するものである。このようなリンパ球の数は、1〜10mLの末梢血サンプルから得ることができる。 “Chronotype profile” means enumerating various chronotypes and relative abundances from a lymphocyte population, eg, relative abundance can be expressed as a frequency in a given population (Ie a number between 0 and 1). Typically, the lymphocyte population is obtained from a tissue sample. The term “chronotype profile” refers to the following: Arstila et al, Science, 286: 958-961 (1999); Yassai et al, Immunogenetics, 61: 493-502 (2009); and Kedzierska et al, Mol. Immunol. , 45 (3): 607-618 (2008) and related to the immunity concept for the immunity “repertoire” as described in references, but is more general. The term “chronotype profile” includes a variety of lists and abundance of reconstituted nucleic acids encoding immunoreceptors, such profiles can be selected for subsets of lymphocytes (eg, tissue infiltrating lymphocytes, or immune lymphocytes). Such as a subset of phenotypes) or may encode immunoreceptor moieties that have reduced diversity as compared to the full immune receptor. In some embodiments, a chronotype profile may include at least 10 3 different chronotypes; in other embodiments, a chronotype profile may include at least 10 4 different chronotypes; In form, the chronotype profile may include at least 10 5 different chronotypes; in other embodiments, the chronotype profile may include at least 10 6 different chronotypes. In such embodiments, such chronotype profiles can further include abundance or relative frequency for each different chronotype. In one aspect, the clonotype profile has different (abundant) recombinant nucleotides encoding T cell receptor (TCR) or B cell receptor (BCR) or fragments thereof, respectively, in an individual lymphocyte population. A set of sequences, wherein the nucleotide sequences of the set relate to substantially all of the lymphocytes of the population and have a one-to-one correspondence with different lymphocytes or their clonal subpopulations. In one aspect, chronotypic diversity (ie, different nucleic acid sequences in a set) to allow substantially all T cells or B cells of an individual or clones thereof to transport the unique nucleic acid sequence of such a repertoire. Select a nucleic acid segment that defines the clonotype. That is, preferably each different clone of the sample has a different clonotype. In other aspects of the invention, the lymphocyte population corresponding to repertoire may be circulating B cells, or circulating T cells, or the aforementioned population, such as but not limited to CD4 + T cells or CD8 + T cells. Or any other subpopulation defined by cell surface markers. Such subpopulations can also be obtained by taking samples from specific tissues, such as bone marrow or lymph nodes, or based on one or more cell surface markers, sizes, or forms, etc. It can also be obtained by sorting or enriching cells from (eg peripheral blood). In yet another aspect, the lymphocyte population corresponding to repertoire may be derived from a diseased tissue such as a tumor tissue or an infected tissue. In one embodiment, a clonotype profile comprising a human TCR β chain or a fragment thereof has different nucleotide sequences ranging from 0.1 × 10 6 to 1.8 × 10 6 , or 0.5 × 10 6 to 1.5. × 10 6 range, or a number in the range of 0.8 × 10 6 to 1.2 × 10 6. In another embodiment, a clonotype profile comprising a human Ig heavy chain or a fragment thereof has a different nucleotide sequence ranging from 0.1 × 10 6 to 1.8 × 10 6 , or 0.5 × 10 6 to 1. 5x10 6 range, or a number in the range of 0.8 × 10 6 ~1.2 × 10 6 . In certain embodiments, a clonotype profile of the invention comprises a set of nucleotide sequences that encode substantially all of the segments of the V (D) J region of the Ig heavy chain. As used herein, in one aspect, “substantially all” means all of the segments that have a relative abundance greater than or equal to 0.001%; or, as used herein, In the embodiment, “substantially all” means all of the segments whose relative abundance is 0.0001% or more. In another specific embodiment, the clonotype profile of the invention comprises a set of nucleotide sequences encoding substantially all segments of the V (D) J region of the TCR beta chain. In another embodiment, the clonotype profile of the present invention comprises a set of nucleotide sequences that range in length from 25 to 200 bases in nucleotides and include segments of the V, D, and J regions of the TCR beta chain. In another embodiment, a clonotype profile of the present invention comprises a set of nucleotide sequences that range in length from 25 to 200 bases in nucleotides and include segments of the V, D, and J regions of the Ig heavy chain. In another embodiment, the clonotype profile of the invention comprises a number of different nucleotide sequences, this number being substantially equal to the number of lymphocytes expressing different Ig heavy chains. In another embodiment, the clonotype profile of the present invention comprises a number of different nucleotide sequences, this number being substantially equal to the number of lymphocytes expressing different TCRβ chains. In yet another embodiment, “substantially equal” encodes an IgH or TCRβ or portion thereof whose chronotype profile is transported or expressed with a frequency of 0.001% or more by all lymphocyte populations of the individual. It means that it has a 99% probability. In yet another embodiment, “substantially equal” encodes IgH or TCRβ or a portion thereof whose repertoire nucleotide sequence is transported or expressed by all lymphocyte cells present at a frequency of 0.0001% or greater. It means that it has a 99% probability. In some embodiments, the clonotype profile is derived from a sample composed of 10 5 to 10 7 lymphocytes. Such lymphocyte counts can be obtained from 1 to 10 mL of peripheral blood samples.

「相補性決定領域」(CDR)は、免疫グロブリン(すなわち、抗体)又はT細胞受容体の領域であって、それらの分子が、抗原の立体構造を補完することにより自身の備える特異性を決定し、かつ特異的な抗原と接触する、領域を意味する。T細胞受容体及び免疫グロブリンはそれぞれのCDRを3つ有する:CDR1及びCDR2は、可変(V)ドメインで見られ、CDR3はある程度のVドメインと、すべての多様性(D)ドメイン(重鎖のみ)及び連結ドメイン(J)と、ある程度の定常(C)ドメインと、を含む。   A “complementarity-determining region” (CDR) is a region of an immunoglobulin (ie, antibody) or T cell receptor that determines its specificity by complementing the conformation of the antigen. And a region in contact with a specific antigen. T cell receptors and immunoglobulins each have three CDRs: CDR1 and CDR2 are found in the variable (V) domain, CDR3 has some V domain and all diversity (D) domains (heavy chain only ) And a linking domain (J) and some constant (C) domain.

「クロノタイプデータベース」は、検索、比較、及び回収を容易にし、かつ速度を上げるためにフォーマット化し、用意したクロノタイプコレクションを意味する。いくつかの実施形態では、クロノタイプデータベースは、免疫受容体の同じ領域又はセグメントをコードしているクロノタイプのコレクションを含む。いくつかの実施形態では、クロノタイプデータベースは、複数の個人に由来するクロノタイプのクロノタイププロファイルを含む。いくつかの実施形態では、クロノタイプデータベースは、少なくとも10名の個人に由来する少なくとも10個のクロノタイプのクロノタイププロファイルを含む。いくつかの実施形態では、クロノタイプデータベースは少なくとも10個のクロノタイプ、又は少なくとも10個のクロノタイプ、又は少なくとも10個のクロノタイプ、又は少なくとも1010個のクロノタイプを含む。IMGTデータベース(www.imgt.org)などといった、クロノタイプを含む公共のデータベースをクロノタイプデータベースとしてもよく、例えば、Nucleic Acids Research,31:307〜310(2003)に記載されている。クロノタイプデータベースはFASTAフォーマットであってよく、BLASTアルゴリズム、例えば、Altschul et al,J.Mol.Biol.,215(3):403〜410(1990)などのアルゴリズムを利用して、クロノタイプデータベースのエントリーを検索又は比較することもできる。 “Chronotype database” means a chronotype collection that has been formatted and prepared for ease of searching, comparison, and retrieval and speed. In some embodiments, the clonotype database includes a collection of clonotypes that encode the same region or segment of the immunoreceptor. In some embodiments, the clonotype database includes clonotype profiles of clonotypes from multiple individuals. In some embodiments, the chronograph type database includes anticlonotype profile of at least 10 4 clonotypes from individuals of at least 10 people. In some embodiments, the chronotype database includes at least 10 6 chronotypes, or at least 10 8 chronotypes, or at least 10 9 chronotypes, or at least 10 10 chronotypes. A public database including a chronotype such as an IMGT database (www.imgt.org) may be a chronotype database, and is described in, for example, Nucleic Acids Research, 31: 307-310 (2003). The chronotype database may be in the FASTA format and may be BLAST algorithms, such as Altschul et al, J. MoI. Mol. Biol. , 215 (3): 403-410 (1990), etc., can be used to search or compare entries in the chronotype database.

「結合」は、異なる配列を有する2つのクロノタイプ候補を、このような違いが経験誤差及び実験誤差に起因するものであり、本当に生物学的な違いに起因するものではないものとして判断することにより、同じものとして処理することを意味する。一態様では、高頻度のクロノタイプ候補の配列を低頻度のクロノタイプ候補のものと比較して、所定の基準が満たされた場合には、低頻度のクロノタイプ候補の数を高頻度のクロノタイプ候補の数に加え、以降、この低頻度クロノタイプ候補を無視する。すなわち、低頻度クロノタイプ候補に関連付けられるリードカウントを高頻度のクロノタイプ候補のリードカウントに加え、この高頻度のクロノタイプ候補と低頻度クロノタイプ候補を同じものとして扱う;すなわち、これらの間に観察された差異はエラーによるものであると判断する(例えば、配列決定エラー又は増幅エラーなど)。いくつかの実施形態では、所定の基準は、比較するクロノタイプ候補の相対頻度、候補の異なる位置の数、及びその位置のクオリティスコアなどの因子に応じる、尤度関数である。   "Binding" is to judge two clonotype candidates with different sequences as such differences are due to empirical and experimental errors and not really due to biological differences. Means that the same processing is performed. In one aspect, the sequence of high frequency chronotype candidates is compared to that of low frequency chronotype candidates, and if the predetermined criteria are met, the number of low frequency chronotype candidates is increased to the high frequency chronotype candidate. In addition to the number of type candidates, this low frequency chronotype candidate is ignored thereafter. That is, the read count associated with the low frequency chronotype candidate is added to the high frequency chronotype candidate read count, and the high frequency chronotype candidate and the low frequency chronotype candidate are treated as the same thing; It is determined that the observed difference is due to an error (eg, sequencing error or amplification error). In some embodiments, the predetermined criterion is a likelihood function that depends on factors such as the relative frequency of the chronotype candidates to be compared, the number of different positions of the candidates, and the quality score of the positions.

「相補性決定領域」(CDR)は、免疫グロブリン(すなわち、抗体)又はT細胞受容体の領域であって、それらの分子が、抗原の立体構造を補完することにより自身の備える特異性を決定し、かつ特異的な抗原と接触する、領域を意味する。T細胞受容体及び免疫グロブリンはそれぞれのCDRを3つ有する:CDR1及びCDR2は、可変(V)ドメインで見られ、CDR3はある程度のVドメインと、すべての多様性(D)ドメイン(重鎖のみ)及び連結ドメイン(J)と、ある程度の定常(C)ドメインと、を含む。   A “complementarity-determining region” (CDR) is a region of an immunoglobulin (ie, antibody) or T cell receptor that determines its specificity by complementing the conformation of the antigen. And a region in contact with a specific antigen. T cell receptors and immunoglobulins each have three CDRs: CDR1 and CDR2 are found in the variable (V) domain, CDR3 has some V domain and all diversity (D) domains (heavy chain only ) And a linking domain (J) and some constant (C) domain.

本明細書で使用するとき、「汚染」は、ある個人の組織サンプル中に別の個人由来の核酸が存在していることを意味する。一態様では、「汚染」は、患者のクロノタイププロファイルの解釈に影響を及ぼし得る、患者に由来しない核酸が存在することを意味する。   As used herein, “contamination” means the presence of nucleic acid from another individual in a tissue sample of one individual. In one aspect, “contamination” means that there is non-patient-derived nucleic acid that can affect the interpretation of the patient's clonotype profile.

「遺伝子による識別」は、個人と、個人の1つ以上の遺伝子座に由来するゲノムマーカーの値(又はステータス)のセットとの間に固有の対応関係を意味する。   “Identification by gene” refers to a unique correspondence between an individual and a set of values (or statuses) of genomic markers derived from one or more loci of the individual.

「遺伝子マーカー」は、個人の特定に使用することのできる遺伝子座におけるDNAの多型セグメントを意味する。遺伝子マーカーは、配列をもとに、又は隣接若しくはフランキング配列を元に識別することもできる。典型的には、遺伝子マーカーは、群の各個人において複数の配列又は値を有し得る。ゲノムマーカーの例としては、限定するものではないが、縦列型反復配列(STR)、及び一塩基多型(SNP)などが挙げられる。DNAの多型断片はゲノムDNAであってよく、又は逆転写RNAであってもよい。一実施形態では、多型断片はゲノムDNAである。一実施形態では、本発明に使用する遺伝子マーカーは、従来法を利用する増幅及び配列決定により特定される。別の実施形態では、遺伝子マーカーは、クロノタイププロファイルの生成のためのプロセス中に免疫分子とともに増幅及び配列決定される。   “Gene marker” means a polymorphic segment of DNA at a locus that can be used to identify an individual. Genetic markers can also be identified based on sequence or based on flanking or flanking sequences. Typically, a genetic marker can have multiple sequences or values in each individual of the group. Examples of genomic markers include, but are not limited to, tandem repeats (STR) and single nucleotide polymorphisms (SNPs). The polymorphic fragment of DNA may be genomic DNA or reverse transcribed RNA. In one embodiment, the polymorphic fragment is genomic DNA. In one embodiment, genetic markers used in the present invention are identified by amplification and sequencing utilizing conventional methods. In another embodiment, the genetic marker is amplified and sequenced with the immune molecule during the process for generation of the clonotype profile.

「内部標準」は、サンプル中の標的ポリヌクレオチドの絶対量又は相対量を定量する目的で、1つ以上の標的ポリヌクレオチドと同じ反応でプロセシングする核酸配列を意味する。一態様では、反応はPCRなどの増幅反応である。内部標準は、内在性のものでも、加えたものでもよい。すなわち、内部標準は、サンプル中に天然に生じ得るものであり、あるいは反応前にサンプルに加えてもよい。一態様では、加える1つ以上の内部標準配列を、所定の濃度で反応混合物に加えることで、較正が得られ、増幅させた配列をこの較正と比較することで、サンプル中の対応する標的ポリヌクレオチドの量を決定することができる。加える内部標準の数、配列、長さ、及びその他の特徴は、当業者にとっては設計時に日常的な選択肢である。本明細書において、「参照配列」としても言及される内在性内部標準は、サンプルにとって天然の配列であり、なされている制御が最低限のものであり一定レベル及び細胞周期依存的なレベルの転写産物を示す遺伝子が相当する[例えば、Selvey et al,Mol.Cell Probes,15:307〜311(2001)]。内在性内部標準の例としては、限定するものではないが、次の遺伝子:GAPDH、β−ミクログロブリン、18SリボソームRNA、及びβ−アクチンに由来する配列が挙げられる。 “Internal standard” means a nucleic acid sequence that is processed in the same reaction as one or more target polynucleotides for the purpose of quantifying the absolute or relative amount of a target polynucleotide in a sample. In one aspect, the reaction is an amplification reaction such as PCR. The internal standard may be intrinsic or in addition. That is, the internal standard can be naturally occurring in the sample or it can be added to the sample prior to the reaction. In one aspect, a calibration is obtained by adding one or more internal standard sequences to be added to the reaction mixture at a predetermined concentration, and comparing the amplified sequences to this calibration allows the corresponding target poly The amount of nucleotides can be determined. The number, arrangement, length, and other features of the internal standard to add are routine choices for those skilled in the art at design time. An endogenous internal standard, also referred to herein as a “reference sequence”, is a sequence that is native to the sample, with minimal control, and at a constant and cell cycle-dependent level of transcription. The gene representing the product corresponds to [eg, Selvey et al, Mol. Cell Probes, 15: 307-311 (2001)]. Examples of endogenous internal standards include, but are not limited to, sequences derived from the following genes: GAPDH, β 2 -microglobulin, 18S ribosomal RNA, and β-actin.

「キット」は、本発明の方法を実施するために材料又は試薬を送達するための任意の送達システムを指す。本発明の方法の文脈において、このような送達システムは、ある場所から他の場所への反応試薬(例えば、適切な容器内のプライマー、酵素、内部標準など)及び/又は支持材料(例えば、緩衝剤、アッセイを実施するための使用説明書など)の保管、輸送、又は送達を可能にするシステムを含む。例えば、キットは、関連する反応試薬及び/又は指示材料を含む1つ以上の入れ物(例えば、箱)を包含する。このような内容物は、意図される容器と合わせて又は別に提供することもできる。例えば、第1の容器にはアッセイに使用する酵素を含有させ、第2の容器にはプライマーを含有させてもよい。   “Kit” refers to any delivery system for delivering materials or reagents to perform a method of the invention. In the context of the method of the present invention, such a delivery system is a reaction reagent from one location to another (eg, primer, enzyme, internal standard, etc. in a suitable container) and / or a support material (eg, buffer). Agents, instructions for performing the assay, etc.) including systems that allow storage, transport or delivery. For example, the kit includes one or more containers (eg, boxes) that contain relevant reaction reagents and / or indicator materials. Such contents can be provided in conjunction with or separately from the intended container. For example, the first container may contain an enzyme used for the assay, and the second container may contain a primer.

「微小残存病変」は、処置後に残存している癌細胞を意味する。この用語は、リンパ腫及び白血病と関連させて頻繁に使用される。   “Minor residual disease” means cancer cells remaining after treatment. The term is frequently used in connection with lymphoma and leukemia.

「リンパ増殖性疾患又は骨髄増殖性疾患」は、任意の異常増殖性疾患を意味し、このような疾患のモニタリングには、再構成された1つ以上の免疫受容体をコードしている1つ以上のヌクレオチド配列をマーカーとして使用することができる。「リンパ腫瘍又は骨髄腫瘍」は、リンパ球又は骨髄細胞の異常増殖を意味し、悪性又は非悪性のものであり得る。リンパ系組織の癌は、悪性リンパ腫瘍である。骨髄の癌は悪性の骨髄腫である。リンパ系腫瘍及び骨髄腫瘍は、リンパ増殖性又は骨髄増殖性疾患の結果生じ、又はこれらに付随するものであり、限定するものではないが、濾胞性リンパ腫、慢性リンパ性白血病(CLL)、急性リンパ性白血病(ALL)、慢性骨髄性白血病(CML)、急性骨髄性白血病(AML),ホジキン及び非ホジキンリンパ腫、多発性骨髄腫(MM)、良性単クローン性γグロブリン血症(MGUS)、マントル細胞リンパ腫(MCL)、びまん性大細胞型B細胞リンパ腫(DLBCL)、骨髄異形成症候群(MDS)、又はT細胞リンパ腫など、例えば、Jaffe et al、Blood、112:4384〜4399(2008);Swerdlow et al,WHO Classification of Tumours of Haematopoietic and Lymphoid Tissues(e.4th)(IARC Press,2008)が挙げられる。本明細書で使用するとき、「B細胞癌」は、B細胞、又は血漿細胞などのB細胞から分化する細胞に関与するリンパ腫瘍又は骨髄腫瘍を意味する。同様にして、「T細胞癌」は、T細胞、又はT細胞から分化する細胞に関与するリンパ腫瘍又は骨髄腫瘍を意味する。 By “lymphoproliferative disorder or myeloproliferative disorder” is meant any aberrant proliferative disorder, for monitoring such a disorder one that encodes one or more reconstituted immune receptors. The above nucleotide sequence can be used as a marker. A “lymphoid or bone marrow tumor” refers to an abnormal growth of lymphocytes or bone marrow cells and can be malignant or non-malignant. A cancer of the lymphoid tissue is a malignant lymph tumor. Bone marrow cancer is a malignant myeloma. Lymphoid and bone marrow tumors are the result of or associated with lymphoproliferative or myeloproliferative diseases, including but not limited to follicular lymphoma, chronic lymphocytic leukemia (CLL), acute lymph Leukemia (ALL), chronic myeloid leukemia (CML), acute myeloid leukemia (AML), Hodgkin and non-Hodgkin lymphoma, multiple myeloma (MM), benign monoclonal gamma globulinemia (MGUS), mantle cells Lymphoma (MCL), diffuse large B-cell lymphoma (DLBCL), myelodysplastic syndrome (MDS), or T-cell lymphoma, eg, Jaffe et al, Blood, 112: 4384-4399 (2008); al, WHO Classification of Tumours of Haema opoietic and Lymphoid Tissues (e.4 th) (IARC Press, 2008) , and the like. As used herein, “B cell cancer” refers to a lymphoid or bone marrow tumor involving B cells or cells that differentiate from B cells, such as plasma cells. Similarly, “T cell carcinoma” refers to a lymphoid or bone marrow tumor involving T cells or cells that differentiate from T cells.

参照配列及び別の配列(「比較配列」)の比較を参照する際に使用される「%相同性」又は「%同一性」などの用語は、2つの配列間の最適アライメントにおけるものを意味し、比較配列は、記載の割合の数だけサブユニット部分が参照配列のものと同じである。サブユニットは、ポリヌクレオチドの比較の際にはヌクレオチドであり、又はポリペプチドの比較の際にはアミノ酸である。本明細書で使用するとき、比較する配列の「最適アライメント」は、サブユニット間の一致を最大化させ、かつアライメントの構築に用いられるギャップ数を最小に抑えるものである。%同一性は、Needleman and Wunsch,J.Mol.Biol.,48:443〜453(1970)(「GAP」program of Wisconsin Sequence Analysis Package,Genetics Computer Group,Madison,WI)などに記載のものなどの公的に利用可能なアルゴリズムを実装して求めることができる。当業界においてアライメントを構築し、%同一性を算出するためのそのほかのソフトウェアパッケージ、又は類似するその他の測定法としては、program,based on the algorithm of Smith and Waterman,Advances in Applied Mathematics,2:482〜489(1981)(Wisconsin Sequence Analysis Package,Genetics Computer Group,Madison,WI)のアルゴリズムに基づく「BestFit」プログラムが挙げられる。言い換えると、例えば、参照ヌクレオチド配列に対し、少なくとも95%同一性のヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドを得るには、参照配列中の最大で5%までのヌクレオチドが欠失するか又は別のヌクレオチドにより置換され、あるいは参照配列中のヌクレオチドの総数の最大で5%までの数のヌクレオチドを参照配列に挿入することもできる。   Terms such as “% homology” or “% identity” used in reference to a comparison of a reference sequence and another sequence (“comparison sequence”) refer to those in optimal alignment between the two sequences. In the comparison sequence, the subunit part is the same as that of the reference sequence in the stated ratio. Subunits are nucleotides when comparing polynucleotides or amino acids when comparing polypeptides. As used herein, “optimal alignment” of the sequences to be compared is one that maximizes the match between subunits and minimizes the number of gaps used to construct the alignment. % Identity is determined by Needleman and Wunsch, J. et al. Mol. Biol. , 48: 443-453 (1970) ("GAP" program of Wisconsin Sequence Analysis Package, Genetics Computer Group, Madison, WI). . Other software packages for building alignment and calculating% identity in the industry, or other similar measurement methods, include program, based on the algorithm of Smith and Water, Advanced in Applied Mathematics, 2:48. ~ 489 (1981) (Wisconsin Sequence Analysis Package, Genetics Computer Group, Madison, Wis.) "BestFit" program. In other words, for example, to obtain a polynucleotide having a nucleotide sequence that is at least 95% identical to a reference nucleotide sequence, up to 5% nucleotides in the reference sequence are deleted or replaced by another nucleotide. Alternatively, up to 5% of the number of nucleotides in the total number of nucleotides in the reference sequence can be inserted into the reference sequence.

「ポリメラーゼ連鎖反応」又は「PCR」は、相補的なDNA鎖の同時のプライマー伸長を促すことにより特異的なDNA配列をin vitro増幅させる反応を意味する。言い換えると、PCRは、プライマー結合部位に隣接する標的核酸のコピー又は複製物を複数製造するための反応であり、かかる反応では、次の工程:(i)標的核酸を編成させることと、(ii)プライマーをプライマー結合部位にアニーリングさせることと、(iii)ヌクレオシド三リン酸の存在下で核酸ポリメラーゼによりプライマーを伸長させることと、を1回以上繰り返すことを含む。本明細書で使用するとき、用語「順方向プライマー」及び「上流プライマー」は互換的に使用され、かつ用語「逆方向プライマー」及び「下流プライマー」は互換的に使用される。同様にして、本明細書で使用するとき、二本鎖標的ポリヌクレオチドが、センス鎖を左から右へ向けて5’→3’配向で示される場合、順方向プライマーがアンチセンス鎖の左側に結合して右に向かって伸長し、逆方向プライマーがセンス鎖の右側に結合して左に向かって伸長する。通常、反応では、サーマルサイクラーにおいて、それぞれの工程について最適化させた異なる温度が周期的に繰り返される。具体的な温度、各工程の持続時間、及び各工程に移っていく速度は、当業者により良く知られている数多くの因子、例えば、参照文献:McPherson et al,editors,PCR:A Practical Approach and PCR2:A Practical Approach(IRL Press,Oxford,それぞれ1991年及び1995年):に例示されるものに応じ異なる。例えば、Taq DNAポリメラーゼを利用する従来のPCRでは、二本鎖の標的核酸を90℃超の温度で変性させて、50〜75℃の範囲の温度でプライマーをアニーリングさせて、72〜78℃の範囲の温度でプライマーを伸長させる。用語「PCR」は、限定するものではないが、RT−PCR、リアルタイムPCR、ネステッドPCR、定量的PCR、及び多重化PCRなどといった反応の派生系を包含する。反応用量は、数百ナノリットル、例えば、200nL〜数百μL、例えば、200μLの範囲である。「逆転写PCR」又は「RT−PCR」は、標的RNAを相補的一本鎖核酸DNAへと変換した後、増幅させる、逆転写反応により進行するPCRを意味する[例えば、参照により本明細書に援用されるTecott et al、米国特許第5,168,038号]。「リアルタイムPCR」は、反応の進行に伴い、反応生成物の量、すなわち、アンプリコンの量がモニターされるPCRを意味する。反応生成物をモニタリングするために利用する検出法の化学的機序が主な違いである、多くの形態のリアルタイムPCRが存在している[例えば、参照により本明細書に援用される、Gelfand et al、米国特許第5,210,015号(「taqman」);Wittwer et al、米国特許第6,174,670号及び同第6,569,627号(インターカレート色素);Tyagi et al、米国特許第5,925,517号(分子ビーコン)]。リアルタイムPCRの検出化学反応は、参照により本明細書に援用される、Mackay et al,Nucleic Acids Research,30:1292〜1305(2002)によりレビューされている。「ネステッドPCR」は、2段階PCRを意味し、この場合、第1のPCRのアンプリコンが第2のPCRのサンプルとなり、第2のPCRでは、少なくとも1種のプライマーが第1のアンプリコンの内側の領域に結合する新しいプライマーセットを利用する。本明細書で使用するとき、ネステッド増幅反応への言及において、「最初のプライマー」は、第1のアンプリコを生成するのに利用するプライマーを意味し、「第2のプライマー」は、第2の、又はネステッドアンプリコンを生成するのに利用する1つ以上のプライマーを意味する。「多重化PCR」は、複数の標的配列(又は単一の標的配列及び1つ以上の参照配列)が同じ反応混合物において同時に用いられるPCRを意味する[例えば、Bernard et al,Anal.Biochem.,273:221〜228(1999)(2色リアルタイムPCR)]。通常、増幅させるそれぞれの配列には別個のプライマーセットを利用する。「定量的PCR」は、サンプル又は標本中の1つ以上の特異的な標的配列の豊富さを評価するよう設計されたPCRを意味する。定量的PCRには、標的配列の完全量及び相対量の両方が含まれる。定量的測定は、標的配列とは別個に又は標的配列と一緒にアッセイすることのできる1つ以上の参照配列又は内部標準を利用してなされる。参照配列は、サンプル又は標本に対して内在性のものであっても、他から加えられるものであってもよく、後者の場合、競合するテンプレートを1種以上含ませてもよい。典型的な内在性参照配列としては、次の遺伝子:β−アクチン、GAPDH、β−ミクログロブリン、及びリボソームRNAなどの転写産物のセグメントが挙げられる。定量的PCRの手法は、参照により本明細書に援用される、次の参照文献:Freeman et al,Biotechniques,26:112〜126(1999);Becker−Andre et al,Nucleic Acids Research,17:9437〜9447(1989);Zimmerman et al,Biotechniques,21:268〜279(1996);Diviacco et al,Gene,122:3013〜3020(1992);Becker−Andre et al,Nucleic Acids Research,17:9437〜9446(1989)などに例示される通り、当業者にはよく知られている。 “Polymerase chain reaction” or “PCR” means a reaction that amplifies a specific DNA sequence in vitro by facilitating simultaneous primer extension of complementary DNA strands. In other words, PCR is a reaction for producing a plurality of copies or replicas of a target nucleic acid adjacent to a primer binding site. In such a reaction, the following steps are performed: Including annealing the primer to the primer binding site and (iii) extending the primer with a nucleic acid polymerase in the presence of a nucleoside triphosphate one or more times. As used herein, the terms “forward primer” and “upstream primer” are used interchangeably, and the terms “reverse primer” and “downstream primer” are used interchangeably. Similarly, as used herein, when the double-stranded target polynucleotide is shown in a 5 ′ → 3 ′ orientation with the sense strand left to right, the forward primer is on the left side of the antisense strand. Combine and extend to the right, reverse primer binds to the right side of the sense strand and extends to the left. Usually, in the reaction, different temperatures optimized for each step are periodically repeated in a thermal cycler. The specific temperature, the duration of each step, and the rate at which each step is taken are a number of factors well known to those skilled in the art, such as reference: McPherson et al, editors, PCR: A Practical Approach and. PCR2: A Practical Approach (IRL Press, Oxford, 1991 and 1995, respectively): For example, in a conventional PCR using Taq DNA polymerase, a double-stranded target nucleic acid is denatured at a temperature above 90 ° C., and a primer is annealed at a temperature in the range of 50-75 ° C. Extend the primer at a range of temperatures. The term “PCR” encompasses derivative systems of reactions such as, but not limited to, RT-PCR, real-time PCR, nested PCR, quantitative PCR, and multiplexed PCR. The reaction dose ranges from several hundred nanoliters, for example 200 nL to several hundred μL, for example 200 μL. “Reverse transcription PCR” or “RT-PCR” means PCR that proceeds by a reverse transcription reaction in which target RNA is converted to complementary single-stranded nucleic acid DNA and then amplified [eg, herein by reference. Tecott et al, US Pat. No. 5,168,038, which is incorporated herein by reference. “Real-time PCR” means PCR in which the amount of reaction product, that is, the amount of amplicon is monitored as the reaction proceeds. There are many forms of real-time PCR where the chemical mechanism of the detection method utilized to monitor the reaction product is the main difference [eg, Gelfand et al., Incorporated herein by reference. al., US Pat. No. 5,210,015 (“taqman”); Wittwer et al, US Pat. Nos. 6,174,670 and 6,569,627 (intercalating dyes); Tyagi et al. US Pat. No. 5,925,517 (molecular beacon)]. The detection chemistry of real-time PCR has been reviewed by Mackay et al, Nucleic Acids Research, 30: 1292-1305 (2002), which is incorporated herein by reference. “Nested PCR” means a two-stage PCR, in which the amplicon of the first PCR is a sample of the second PCR, and in the second PCR, at least one primer is the first amplicon. Use a new primer set that binds to the inner region. As used herein, in reference to a nested amplification reaction, “first primer” refers to the primer utilized to generate the first amplico, and “second primer” refers to the second Or one or more primers used to generate a nested amplicon. “Multiplexed PCR” refers to PCR in which multiple target sequences (or a single target sequence and one or more reference sequences) are used simultaneously in the same reaction mixture [see, eg, Bernard et al, Anal. Biochem. 273: 221-228 (1999) (two-color real-time PCR)]. Usually, a separate primer set is used for each sequence to be amplified. “Quantitative PCR” means a PCR designed to assess the abundance of one or more specific target sequences in a sample or specimen. Quantitative PCR includes both full and relative amounts of target sequence. Quantitative measurements are made utilizing one or more reference sequences or internal standards that can be assayed separately or together with the target sequence. The reference sequence may be endogenous to the sample or specimen, or may be added from others, and in the latter case, one or more competing templates may be included. Typical endogenous reference sequences include transcript segments such as the following genes: β-actin, GAPDH, β 2 -microglobulin, and ribosomal RNA. Quantitative PCR techniques are incorporated herein by reference, the following references: Freeman et al, Biotechniques, 26: 112-126 (1999); Becker-Andre et al, Nucleic Acids Research, 17: 9437. -9447 (1989); Zimmerman et al, Biotechniques, 21: 268-279 (1996); Divacco et al, Gene, 122: 3013-3020 (1992); Becker-Andre et al, Nucleic Acids Research 37: 9446 (1989) and the like are well known to those skilled in the art.

「プライマー」は、ポリヌクレオチドテンプレートとの二本鎖の形成により、核酸合成の開始点として機能することができ、3’末端からテンプレートに沿って伸長して、伸長された二本鎖が形成される、天然又は合成のオリゴヌクレオチドを意味する。プライマーの伸長は、通常、DNA又はRNAポリメラーゼなどの核酸ポリメラーゼにより実施される。伸長プロセスに加えるヌクレオチド配列は、テンプレートポリヌクレオチドの配列をもとに決定される。通常、プライマーはDNAポリメラーゼにより伸長される。プライマーは、通常、ヌクレオチド14〜40塩基の範囲の長さを有し、あるいはヌクレオチド18〜36塩基の範囲の長さを有する。プライマーは、様々な核酸増幅反応法(例えば、単一のプライマーを利用する線形的増幅反応、又は2種以上のプライマーを利用するポリメラーゼ連鎖反応)に利用される。特定の用途に関し、プライマーの長さ及び配列を選択する指針は、参照により援用される次の参照文献:Dieffenbach,editor,PCR Primer:A Laboratory Manual,2nd Edition(Cold Spring Harbor Press,New York,2003)により証明される通り、当業者にはよく知られている。 A “primer” can function as a starting point for nucleic acid synthesis by forming a duplex with a polynucleotide template and can extend from the 3 ′ end along the template to form an extended duplex. Natural or synthetic oligonucleotide. Primer extension is usually performed with a nucleic acid polymerase such as DNA or RNA polymerase. The nucleotide sequence added to the extension process is determined based on the sequence of the template polynucleotide. Usually, the primer is extended by a DNA polymerase. A primer usually has a length in the range of 14 to 40 bases of nucleotides, or a length in the range of 18 to 36 bases of nucleotides. The primer is used in various nucleic acid amplification reaction methods (for example, linear amplification reaction using a single primer, or polymerase chain reaction using two or more primers). Pertain to certain applications, the guidelines for selecting the length and sequence of the primer, the following references are incorporated by reference: Dieffenbach, editor, PCR Primer: A Laboratory Manual, 2 nd Edition (Cold Spring Harbor Press, New York, As is proved by 2003).

「クオリティスコア」は、特定の配列位置の塩基の割当が適切なものである確率についての尺度を意味する。特定の条件について、例えば、配列決定の化学反応、検出システム、及びベースコールアルゴリズムなどが異なる結果呼び出される塩基について、クオリティスコアを算出する様々な手法(例えば、ベースコールなど)が当業者にはよく知られている。概して、クオリティスコアの値は、ベースコールが正しいものである確率に単調に関連付けられる。例えば、クオリティスコア、又はQが10であると、塩基が正しく呼び出される確率が90%であることが意味され、Qが20であると、塩基が正しく呼び出される確率が99%であることが意味され、これが他でも同様に順次該当していく。いくつかの配列決定プラットフォーム、特に合成時解読法を利用するものについては、平均クオリティスコアは、不完全な伸長、順方向の伸長の保有、テンプレートの目減り、ポリメラーゼの目減り、保護の失敗、及び脱保護の失敗などの現象に起因して、配列リードが長くなるにつれ減少するため、配列リードの開始点のクオリティスコアは配列リードの終了点のクオリティスコアよりも高くなる。   “Quality score” means a measure of the probability that the assignment of a base at a particular sequence position is appropriate. For those skilled in the art, various techniques for calculating a quality score (eg, base call, etc.) are well known to those skilled in the art for a particular condition, for example, bases that are called as a result of different sequencing chemistry, detection systems, and base call algorithms, etc. Are known. In general, the quality score value is monotonically related to the probability that the base call is correct. For example, if the quality score or Q is 10, it means that the probability that the base is correctly called is 90%, and if Q is 20, it means that the probability that the base is called correctly is 99%. This also applies sequentially to other cases as well. For some sequencing platforms, particularly those that use synthetic decoding, the average quality score is incomplete extension, possessing forward extension, template loss, polymerase loss, protection failure, and loss of Due to a phenomenon such as failure of protection, the quality score at the start point of the sequence read becomes higher than the quality score at the end point of the sequence read because it decreases as the sequence read becomes longer.

「配列リード」は、配列決定法により生成された配列又はデータストリームから決定されたヌクレオチド配列を意味し、この決定は、例えば、手法に関係するベースコールソフトウェア、例えば、DNA配列決定プラットフォームの民間プロバイダによるベースコールソフトウェアを用いる手法によりなされる。配列リードは、通常、配列のそれぞれのヌクレオチドについてクオリティスコアを含む。典型的には、配列リードは、例えば、DNAポリメラーゼ又はDNAリガーゼにより、テンプレート核酸に沿ってプライマーを伸長させることにより作製される。データは、このような伸長に関連する光学シグナル、化学シグナル(例えば、pH変化)、又は電気シグナルなどの記録されたシグナルをもとに生成される。このような初期データを配列リードに変換する。   “Sequence read” means a nucleotide sequence determined from a sequence or data stream generated by a sequencing method, which is determined by, for example, base call software related to the technique, eg, a private provider of a DNA sequencing platform It is made by a method using base call software. A sequence read usually includes a quality score for each nucleotide in the sequence. Typically, sequence reads are made by extending primers along a template nucleic acid, for example, with DNA polymerase or DNA ligase. Data is generated based on recorded signals such as optical signals, chemical signals (eg, pH changes), or electrical signals associated with such elongation. Such initial data is converted into an array read.

「配列タグ」(若しくは「タグ」)又は「バーコード」は、ポリヌクレオチド又はテンプレート分子に付加させて、反応において、又は一連の反応において、ポリヌクレオチド又はテンプレートの識別及び/又は追跡に使用するオリゴヌクレオチドを意味する。それぞれの配列タグは、本明細書においてしばしば「タグ配列」として言及するヌクレオチド配列を有する。配列タグは、ポリヌクレオチド若しくはテンプレートの3’若しくは5’末端に付加することができ、又はポリヌクレオチド又はテンプレート内部に挿入して、本明細書において場合により「タグ化ポリヌクレオチド」又は「タグ化テンプレート」、又は「タグ−ポリヌクレオチド複合体」、又は「タグ−分子複合体」などとして参照される線状又は環状複合体を形成させることもできる。配列タグの大きさ及び組成は非常に様々であり得る;参照により本明細書に援用される以下の参照文献:Brenner、米国特許第5,635,400号;Brenner及びMacevicz、米国特許第7,537,897号;Brenner et al,Proc.Natl.Acad.Sci.,97:1665〜1670(2000);Church et al、欧州特許広報第0 303 459号;Shoemaker et al,Nature Genetics,14:450〜456(1996);Morris et al、欧州特許公報第0799897A1号;Wallace、米国特許第5,981,179号などは、具体的な実施形態に適切な配列タグセットの選択の指針を提供する。具体的なタグの長さ及び/又は組成の選択は、限定するものではないが、タグの解読に使用する配列決定法;標的ポリヌクレオチドセットを明確に同定するために必要とされる識別可能なタグ数、信頼できる同定を確実に行うために、セットの必須タグをどの程度まで異ならせるか、例えば、クロスハイブリダイゼーション又は配列決定エラーによる誤同定からの自由度などのいくつかの因子に依存し得る。いくつかの実施形態では、配列タグは、それぞれ、ヌクレオチド6〜100塩基の範囲内、又はヌクレオチド10〜100塩基の範囲内、又はヌクレオチド12〜50塩基の範囲内、又はヌクレオチド12〜25塩基の範囲内の長さを有する。いくつかの実施形態では、セットの各配列タグが同じセットのすべてのその他のタグとは少なくとも4塩基異なる固有のヌクレオチド配列を有する配列タグセットが使用される;他の実施形態では、セットの各配列タグが同じセットのすべてのその他のタグとは少なくとも5塩基異なる配列タグセットが使用される;更に他の実施形態では、セットの各配列タグが同じセットのすべてのその他のタグと塩基が少なくとも10%異なる配列タグセットが使用される;又は他の実施形態では、少なくとも25%の塩基が異なる配列タグセットが使用される;又は他の実施形態では、少なくとも50%の塩基が異なる配列タグセットが使用される。   A “sequence tag” (or “tag”) or “barcode” is an oligo that is added to a polynucleotide or template molecule and used to identify and / or track a polynucleotide or template in a reaction or series of reactions. Means nucleotides. Each sequence tag has a nucleotide sequence often referred to herein as a “tag sequence”. A sequence tag can be added to the 3 ′ or 5 ′ end of a polynucleotide or template, or can be inserted inside a polynucleotide or template and optionally referred to herein as a “tagged polynucleotide” or “tagged template”. Or a “tag-polynucleotide complex”, a “tag-molecule complex”, or the like can be formed. The size and composition of the sequence tag can vary widely; the following references, which are hereby incorporated by reference: Brenner, US Pat. No. 5,635,400; Brenner and Macevicz, US Pat. No. 7, 537, 897; Brenner et al, Proc. Natl. Acad. Sci. 97: 1665-1670 (2000); Church et al, European Patent Publication No. 0 303 459; Shoemaker et al, Nature Genetics, 14: 450-456 (1996); Wallace, US Pat. No. 5,981,179, etc. provides guidance for selecting a suitable sequence tag set for a specific embodiment. Specific tag length and / or composition choices include, but are not limited to, the sequencing method used to decode the tag; the distinguishable required to unambiguously identify the target polynucleotide set To ensure reliable identification, the number of tags depends on several factors such as the degree to which the required tags of the set differ, for example, freedom from misidentification due to cross-hybridization or sequencing errors. obtain. In some embodiments, the sequence tag is in the range of 6-100 bases of nucleotides, or in the range of nucleotides 10-100 bases, or in the range of nucleotides 12-50 bases, or in the range of nucleotides 12-25 bases, respectively. Has a length of within. In some embodiments, a sequence tag set is used in which each sequence tag in the set has a unique nucleotide sequence that differs by at least 4 bases from all other tags in the same set; in other embodiments, each set tag A sequence tag set is used in which the sequence tag differs from all other tags in the same set by at least 5 bases; in still other embodiments, each sequence tag in the set has at least all other tags and bases in the same set. Sequence tag sets that are 10% different are used; or, in other embodiments, sequence tag sets that are at least 25% different bases are used; or, in other embodiments, sequence tag sets that are at least 50% different bases. Is used.

Claims (31)

複数の免疫細胞受容体鎖からクロノタイププロファイルを生成する方法であって、
(a)反応混合物中、プライマー伸長条件下で、第1セットのプライマーとB細胞及び/又はT細胞由来の再構成された核酸サンプル及び/又は無細胞系DNAサンプルとを組み合わせる工程であって、前記第1セットのそれぞれのプライマーは受容体特異的な部分、第1のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端、及び前記受容体特異的な部分と前記第1のプライマー結合部位との間に配置された配列タグを含み、前記受容体特異的な部分は、第1の所定の位置にて異なる再構成された核酸にアニーリングし、伸長して第1の伸長産物を生成する、工程と;
(b)前記第1セットのプライマーのうち伸長していないプライマーを前記反応混合物より除去する、工程と;
(c)プライマー伸長条件下で、前記反応混合物に第2セットのプライマーを添加する工程であって、前記第2セットのそれぞれのプライマーは、受容体特異的な部分と第2のプライマー結合部位を含む5’非相補的末端とを有し、前記受容体特異的な部分は、第2の所定の位置にて前記第1の伸長産物にアニーリングし、前記第2セットのそれぞれのプライマーは、伸長して第2の伸長産物を生成し、それぞれの第2の伸長産物は、第1のプライマー結合部位、第2のプライマー結合部位、配列タグ、及びT細胞受容体鎖又はB細胞受容体鎖の部分をコードしている再構成された核酸を含む、工程と;
(d)前記反応混合物においてポリメラーゼ連鎖反応を実施して、アンプリコンを生成する工程であって、前記ポリメラーゼ連鎖反応は、前記第1のプライマー結合部位に特異的な順方向プライマーと、前記第2のプライマー結合部位に特異的な逆方向プライマーとを使用する、工程と;
(e)前記アンプリコンを配列決定して、複数のT細胞受容体鎖及び/又はB細胞受容体鎖のクロノタイププロファイルを生成する工程と、を含む、複数の免疫細胞受容体鎖からクロノタイププロファイルを生成する方法。
A method for generating a clonotype profile from a plurality of immune cell receptor chains comprising:
(A) combining a first set of primers with a reconstituted nucleic acid sample and / or cell-free DNA sample from B cells and / or T cells under primer extension conditions in a reaction mixture, Each primer of the first set has a receptor specific portion, a 5′-non-complementary end containing a first primer binding site, and the receptor specific portion and the first primer binding site. The receptor-specific portion is annealed to a different reconstituted nucleic acid at a first predetermined position and extended to produce a first extension product. Process and;
(B) removing a non-extended primer from the first mixture of primers from the reaction mixture;
(C) adding a second set of primers to the reaction mixture under primer extension conditions, each primer of the second set comprising a receptor-specific portion and a second primer binding site. The receptor-specific portion anneals to the first extension product at a second predetermined position, and each primer of the second set is extended. To generate a second extension product, each second extension product comprising a first primer binding site, a second primer binding site, a sequence tag, and a T cell receptor chain or a B cell receptor chain. Comprising a reconstituted nucleic acid encoding portion; and
(D) performing a polymerase chain reaction in the reaction mixture to generate an amplicon, the polymerase chain reaction comprising a forward primer specific for the first primer binding site; Using a reverse primer specific for the primer binding site of
(E) sequencing the amplicon to generate a clonotype profile of a plurality of T cell receptor chains and / or B cell receptor chains, from a plurality of immune cell receptor chains. How to generate a profile.
前記複数のT細胞受容体鎖がTCRβ、TCRδ及びTCRγを含み、前記第1セットのプライマー及び前記第2セットのプライマーが、TCRβ及びTCRδのVDJ領域をコードしている再構成された核酸領域に隣接するプライマー及びTCRγのVJ領域に隣接するプライマーを含む、請求項1に記載の方法。   The plurality of T cell receptor chains comprise TCRβ, TCRδ and TCRγ, and the first set of primers and the second set of primers are in a reconstituted nucleic acid region encoding a VDJ region of TCRβ and TCRδ. The method of claim 1, comprising an adjacent primer and a primer adjacent to the VJ region of TCRγ. 前記配列決定する工程が:
それぞれのエラー率を有し、それぞれのタグ配列と、再構成された核酸配列とを含む配列リードを生成することと;
同一のタグ配列を有する配列リードをアライメントして、同一の配列タグを有する配列リードのグループを形成することであって、配列リードのグループのそれぞれが候補のクロノタイプである、形成することと;
異なるクロノタイプを決定することであって、比較する前記配列リードのグループ中の相対頻度またはリードカウントが予め定められた閾値を超え、比較する前記配列リードのグループ中の相違するヌクレオチドの数が予め定められた閾値を超えるときに、それぞれの候補のクロノタイプが、他の候補のクロノタイプと比較して尤度が明らかに少なくとも95%である場合、前記配列リードを異なるクロノタイプに結合させると決定することと、
を含む、請求項1に記載の方法。
The sequencing step includes:
Generating sequence reads having respective error rates and comprising respective tag sequences and reconstructed nucleic acid sequences;
Aligning sequence reads having the same tag sequence to form a group of sequence reads having the same sequence tag, each group of sequence reads being a candidate clonotype;
Determining a different clonotype, wherein the relative frequency or read count in the group of sequence reads to be compared exceeds a predetermined threshold and the number of different nucleotides in the group of sequence reads to be compared is When each candidate chronotype is clearly at least 95% likely compared to the other candidate chronotypes when a defined threshold is exceeded , binding the sequence read to a different chronotype To decide,
The method of claim 1 comprising:
前記第2の伸長産物の生成後に、伸長していない第2セットのプライマーを除去する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, further comprising removing a non-extended second set of primers after generation of the second extension product. 前記第1セットの前記プライマーのアニーリング及び伸長が、前記第1の伸長産物の融解後に繰り返される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein annealing and extension of the first set of the primers is repeated after melting of the first extension product. 前記第2セットの前記プライマーのアニーリング及び伸長が、前記第2の伸長産物の融解後に繰り返される、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein annealing and extension of the second set of the primers is repeated after melting of the second extension product. 前記除去する工程が、前記反応混合物にエキソヌクレアーゼ活性を有する酵素を添加することを含む、請求項4に記載の方法。   5. The method of claim 4, wherein the removing step comprises adding an enzyme having exonuclease activity to the reaction mixture. 前記複数のB細胞受容体鎖がIgH及びIgKを含み、前記第1セットの前記プライマー及び前記第2セットの前記プライマーが、IgHのVDJ領域、IgHのDJ領域、及びIgKのVJ領域をコードしている再構成された核酸領域に隣接するプライマーを含む、請求項1に記載の方法。   The plurality of B cell receptor chains include IgH and IgK, and the first set of primers and the second set of primers encode an IgH VDJ region, an IgH DJ region, and an IgK VJ region. The method of claim 1, comprising a primer adjacent to the reconstituted nucleic acid region. サンプル中の、複数の免疫受容体鎖をコードしている再構成された核酸のクロノタイププロファイルを生成する方法であって、
(a)T細胞及び/又はB細胞及び/又は無細胞系DNAを含む個体由来のサンプルのT細胞受容体遺伝子又はイムノグロブリン遺伝子の再構成された核酸分子に配列タグを付加させてタグ−核酸複合体を生成する工程であって、少なくとも1つのタグ−核酸複合体又はそれらのコピーには異なる配列タグが付加されている、工程と;
(b)前記タグ−核酸複合体を増幅させる工程と;
(c)前記タグ−核酸複合体を配列決定して、それぞれのエラー率を有し、それぞれの配列タグと、再構成された核酸配列とを含む配列リードを提供する工程と;
(d)同一の配列タグを有する配列リードをアライメントして、同一の配列タグを有する配列リードのグループを形成する工程であって、配列リードのグループのそれぞれが候補のクロノタイプである、形成する工程と;
(f)サンプル中の異なるクロノタイプを決定することであって、相対頻度またはリードカウントが予め定められた閾値を超え、相違するヌクレオチドの数が予め定められた閾値を超えるときに、それぞれの候補のクロノタイプが、他の候補のクロノタイプと比較して尤度が明らかに少なくとも95%である場合、前記配列リードを異なるクロノタイプに結合させると決定することにより前記サンプルのクロノタイププロファイルを生成する工程と、
を含
前記付加させる工程が、
反応混合物中、プライマー伸長条件下で、第1セットのプライマーとサンプルとを組み合わせることとであって、前記第1セットのそれぞれのプライマーは受容体特異的な部分、第1のプライマー結合部位を含有する5’−非相補的末端、及び前記受容体特異的な部分と前記第1のプライマー結合部位との間に配置された配列タグを含み、前記受容体特異的な部分は、第1の所定の位置にて異なる再構成された核酸にアニーリングし、伸長して第1の伸長産物を生成する、組み合せることと;
前記第1セットのプライマーのうち伸長していないプライマーを前記反応混合物より除去することと;
プライマー伸長条件下で、前記反応混合物に第2のプライマーセットを添加することとであって、前記第2セットのそれぞれのプライマーは、受容体特異的な部分と第2のプライマー結合部位を含む5’非相補的末端とを有し、前記受容体特異的な部分は、第2の所定の位置にて前記第1の伸長産物にアニーリングし、前記第2セットのそれぞれのプライマーは、伸長して第2の伸長産物を生成し、それぞれの第2の伸長産物は、第1のプライマー結合部位、第2のプライマー結合部位、配列タグ、及びT細胞受容体鎖又はB細胞受容体鎖の部分をコードしている再構成された核酸を含む、添加することと、を含む、
サンプル中の、複数の免疫受容体鎖をコードしている再構成された核酸のクロノタイププロファイルを生成する方法。
A method for generating a clonotype profile of a reconstituted nucleic acid encoding a plurality of immunoreceptor chains in a sample comprising:
(A) Tag-nucleic acid by adding a sequence tag to a reconstructed nucleic acid molecule of a T cell receptor gene or an immunoglobulin gene of a sample derived from an individual containing T cells and / or B cells and / or cell-free DNA Creating a complex, wherein at least one tag-nucleic acid complex or a copy thereof has a different sequence tag added thereto;
(B) amplifying the tag-nucleic acid complex;
(C) sequencing the tag-nucleic acid complex to provide a sequence read having a respective error rate and comprising each sequence tag and the reconstructed nucleic acid sequence;
(D) aligning sequence reads having the same sequence tag to form a group of sequence reads having the same sequence tag, each group of sequence reads being a candidate clonotype Process and;
(F) determining the different clonotypes in the sample, each relative frequency or read count exceeding a predetermined threshold and each candidate when the number of different nucleotides exceeds a predetermined threshold Generate a clonotype profile for the sample by determining that the sequence read binds to a different clonotype if that clonotype is clearly at least 95% likely compared to other candidate clonotypes And a process of
Only including,
The adding step includes
Combining a first set of primers and a sample under primer extension conditions in a reaction mixture, wherein each primer of the first set contains a receptor-specific portion, a first primer binding site. 5′-non-complementary ends, and a sequence tag disposed between the receptor-specific portion and the first primer binding site, the receptor-specific portion comprising a first predetermined Annealing to different reconstituted nucleic acids at a position and extending to produce a first extension product; combining;
Removing an unextended primer of the first set of primers from the reaction mixture;
Adding a second primer set to the reaction mixture under primer extension conditions, each primer of the second set comprising a receptor-specific portion and a second primer binding site 5. The receptor-specific portion has a non-complementary end and anneals to the first extension product at a second predetermined position, and each primer of the second set is extended A second extension product, each second extension product comprising a first primer binding site, a second primer binding site, a sequence tag, and a portion of a T cell receptor chain or B cell receptor chain. Including, including, adding reconstituted nucleic acid encoding,
A method of generating a clonotype profile of a reconstituted nucleic acid encoding a plurality of immunoreceptor chains in a sample.
前記反応混合物から、伸長していない前記第2セットのプライマーを除去する工程を更に含む、請求項に記載の方法。 The method of claim 9 , further comprising removing the second set of non-extended primers from the reaction mixture. 前記第1セットの前記プライマーのアニーリング及び伸長が、前記第1の伸長産物の融解後に繰り返される、請求項に記載の方法。 10. The method of claim 9 , wherein the annealing and extension of the first set of the primers is repeated after melting of the first extension product. 前記第2セットの前記プライマーのアニーリング及び伸長が、前記第2の伸長産物の融解後に繰り返される、請求項に記載の方法。 10. The method of claim 9 , wherein the annealing and extension of the second set of primers is repeated after melting of the second extension product. 前記除去する工程が、前記反応混合物にエキソヌクレアーゼ活性を有する酵素を添加することを含む、請求項10に記載の方法。 11. The method of claim 10 , wherein the removing step comprises adding an enzyme having exonuclease activity to the reaction mixture. 前記付加する工程及び前記増幅させる工程がタグ−核酸複合体を生成し、少なくとも1つの再構成された核酸及びそのそれぞれのコピーには複数の異なる配列タグが付加されている、請求項9に記載の方法。   10. The adding and the amplifying steps generate a tag-nucleic acid complex, wherein a plurality of different sequence tags are added to at least one reconstituted nucleic acid and its respective copy. the method of. 前記再構成された核酸が、TCRβ、TCRδ及びTCRγ鎖をコードしている再構成された核酸を含み、前記第1セットのプライマー及び前記第2セットのプライマーが、TCRβ及びTCRδのVDJ領域をコードしている再構成された核酸領域に隣接するプライマー及びTCRγのVJ領域に隣接するプライマーを含む、請求項14に記載の方法。 The reconstituted nucleic acid comprises a reconstituted nucleic acid encoding TCRβ, TCRδ and TCRγ chains, and the first set of primers and the second set of primers encode VCR regions of TCRβ and TCRδ. 15. The method of claim 14 , comprising a primer adjacent to the rearranged nucleic acid region and a primer adjacent to the VCR region of TCRγ. 前記再構成された核酸が、IgH及びIgKをコードしている再構成された核酸を含み、前記第1セットのプライマー及び前記第2セットのプライマーが、IgHのVDJ領域、IgHのDJ領域、及びIgKのVJ領域をコードしている再構成された核酸領域に隣接するプライマーを含む、請求項14に記載の方法。 The reconstituted nucleic acid comprises a reconstituted nucleic acid encoding IgH and IgK, and the first set of primers and the second set of primers comprise an IgH VDJ region, an IgH DJ region, and 15. The method of claim 14 , comprising a primer adjacent to the rearranged nucleic acid region encoding the IgK VJ region. 前記配列タグがモザイクタグであり、前記モザイクタグが、交互する定常領域及び可変領域を含む、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the sequence tag is a mosaic tag, and wherein the mosaic tag includes alternating constant regions and variable regions. 前記順方向プライマー及び/又は逆方向プライマーが、サンプルタグを含有する5’−非相補的末端を含む、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, wherein the forward primer and / or reverse primer comprises a 5'-non-complementary end containing a sample tag. 前記第1の所定の位置が、V領域である、請求項1に記載の方法。   The method of claim 1, wherein the first predetermined position is a V region. 前記第1セットのそれぞれのプライマーの受容体特異的な部分が、V領域の重複していない異なる部分にアニーリングする、請求項19に記載の方法。 20. The method of claim 19 , wherein the receptor specific portion of each primer of the first set anneals to a different non-overlapping portion of the V region. 前記第2の所定の位置が、J領域又はC領域である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the second predetermined position is a J region or a C region. 前記第2セットのそれぞれのプライマーの受容体特異的な部分が、J領域の重複していない異なる部分にアニーリングする、請求項21に記載の方法。 22. The method of claim 21 , wherein the receptor specific portion of each primer of the second set anneals to a different non-overlapping portion of the J region. 前記第2セットのそれぞれのプライマーの受容体特異的な部分が、J領域の単一のプライマー結合部位にアニーリングする、請求項21に記載の方法。 22. The method of claim 21 , wherein the receptor specific portion of each primer of the second set anneals to a single primer binding site in the J region. 前記添加する工程が、前記反応混合物においてポリメラーゼ連鎖反応を実施して、アンプリコンを生成することを含み、前記ポリメラーゼ連鎖反応が、前記第1のプライマー結合部位に特異的な順方向プライマーと、前記第2のプライマー結合部位に特異的な逆方向プライマーとを使用する、請求項に記載の方法。 The adding step comprises performing a polymerase chain reaction in the reaction mixture to generate an amplicon, wherein the polymerase chain reaction comprises a forward primer specific for the first primer binding site; and 10. The method of claim 9 , wherein a reverse primer specific for the second primer binding site is used. 前記順方向プライマー及び/又は逆方向プライマーが、サンプルタグを含有する5’−非相補的末端を含む、請求項24に記載の方法。 25. The method of claim 24 , wherein the forward primer and / or reverse primer comprises a 5'-non-complementary end containing a sample tag. 前記配列タグがモザイクタグであり、前記モザイクタグが、交互する定常領域及び可変領域を含む、請求項9に記載の方法。   The method of claim 9, wherein the sequence tag is a mosaic tag, and wherein the mosaic tag includes alternating constant regions and variable regions. 前記第1の所定の位置が、V領域である、請求項に記載の方法。 The method of claim 9 , wherein the first predetermined position is a V region. 前記第1セットのそれぞれのプライマーの受容体特異的な部分が、V領域の重複していない異なる部分にアニーリングする、請求項27に記載の方法。 28. The method of claim 27 , wherein the receptor specific portion of each primer of the first set anneals to a different non-overlapping portion of the V region. 前記第2の所定の位置が、J領域又はC領域である、請求項に記載の方法。 The method according to claim 9 , wherein the second predetermined position is a J region or a C region. 前記第2セットのそれぞれのプライマーの受容体特異的な部分が、J領域の重複していない異なる部分にアニーリングする、請求項29に記載の方法。 30. The method of claim 29 , wherein the receptor specific portion of each primer of the second set anneals to a different non-overlapping portion of the J region. 前記第2セットのそれぞれのプライマーの受容体特異的な部分が、J領域の単一のプライマー結合部位にアニーリングする、請求項29に記載の方法。 30. The method of claim 29 , wherein the receptor specific portion of each primer of the second set anneals to a single primer binding site in the J region.
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